自动量程转换光照度计的研究开题报告

全文总字数：1778字

1. 研究目的与意义

光是无处不在的，生命的活动离不开光，尤其在我们日常生产生活中，光的重要性不言而喻。在人类进步的历史上，在利用自然光和人造光的实践发展中，催生了无数产业的诞生以及人们生活水平的提升，同样，光度学等学科也获得了长足的发展。因光度测量等技术被广泛应用于日常生产生活，许多厂商亦开发了多种光度测量仪器。

光照度计便是其重要组成部分，目前广泛应用于科研、生产、军工、电子、轻纺、影视、建筑、交通以及医疗等专业领域。光照度计主要分为常用指针式和专用数显式，本次研究对象为后者。专用数显式的测量精度比较高，但是缺点也明显--量程有限且成本较高。

目前，伴随计算机技术以及电子信息等技术的快速发展，以单片机为核心的光照度计问世，智能化，应用范围广，硬件电路简单高效等优点逐渐使其成为市场上的主流。本次研究针对传统光照度计量程有限的缺点，充分利用现代单片机技术，使其实现自动量程转换。这对于光度计在便于操作，扩展其应用范围等方面有非常现实的意义。

2. 国内外研究现状分析

人们很早就有对光的认知，但是只有在人造光源大规模出现之后，人们才开始对确切表述并测量光源及光照场的种种特性提出要求，这才诞生光度学和光度计量。

随着科学的不断发展，人们对于光的测量有巨大进步，为规范测量，国际照明委员会（cie）在1924年公布了明视觉光谱光视效率函数--v（λ），作为统一评价辐射光视效应的加权函数。

近年来，计算机等相关技术的迅猛发展给光照度计在数据采集和处理能力方面带来了前所未有的技术革新，光度学发展迅速。尤其在数字电路及数字器件代替模拟元器件被广泛使用之后，光照度计进入了全新时期。在国外，以美国、日本、德国为首的发达国家尤其重视其研究发展。比如，2011年，德国gmc数字照度计mavolux5032b，其精度等级达到d/n5032classc，

3. 研究的基本内容与计划

本次研究的主要内容是：采用光传感器和单片机 、设计一种较高精度的简易光照度计,该光照度计可以自动换挡，在强光时大量程，弱光是小量程，并将结果予以显示，具有实用性。系统是以单片机为核心部件的测量系统，包括信号采集、信号放大、a/d转换、液晶显示等通信接口部分。特点是量程的自动转换，通过单片机这一部件，采用软件、硬件相结合的方法进行实现。

计划如下：

（1）查阅文献和资料，熟悉光照度计的工作原理和各项指标；

4. 研究创新点

（1）易操作性：设计的自动量程转换光照度计应以方便使用为诉求；

（2）实用性：仪器应有足够的稳定性，以满足在日常生活生产中不易出现故障问题，做到方便快捷地获取测量量；

（3）准确性：选取了光谱响应范围宽，响应时间短，光电转换效率高、pn结面积大的硅光电池作为光照度计的光电转换探头，且为单独的一个探头，提高了测量的精度及范围。为了提高其准确度，确保光电间的线性关系，把运算放大器接成电流电压变换器的形式，一方面可得到零负载效应；另一方面，短路电流通过反馈电阻变成电压量，实际效果相当于一个负载电阻形成的压降。由于可见光照射硅光电池时产生的光电流范围太大，保证a/d转换的精度，量程的切换由单片机自动进行，保证其误差小精度高的特点。