专利名称：一种光学透过率测试装置的制作方法
技术领域：
本实用新型 涉及ー种光学透过率测试装置，属于光度学測量技术领域。
背景技术：
对光学系统而言，透过率是ー个很重要的技术指标，标志着光学仪器传输某一波段光辐射能的強弱，通常将其定义为出射光通量和入射光通量的比值。它的大小影响着光学系统的成像信噪比高低，是系统能量传输的重要指标。光学系统透过率一般可分为光谱透过率和积分透过率。光谱透过率就是对不同波段的単色光的透过率进行測量，常用于工作在単色光情况下的系统；与之对应的积分透过率即对由単色光组合而成的复色光透过率进行測量，应用在大多数的可见光系统中。主要的透过率测试方法有单光路测试法和双光路测试法。单光路测试法是将被测样品放在测试光路中得到的实测值与撤掉后的空测值之比，作为被测样品的透过率。而双光路测试法则是将光束经分光镜分为两束光，一路通过被测样品，是为实测，另一路不通过被测样品，是为空测，再将二者比值作为样品的透过率值。单光路法主要有积分球法和大面积均匀光源法。而积分球法的信号接收采用的是大面积、高灵敏度的接收器，这是ー种传统的測量透镜可见光波段透过率的方法，也可用来测试红外波段的系统。这种方法的缺点是，积分球体积较为庞大，制造积分球比较困难，且要求探測器具有足够高的灵敏度。传统的单光路测试法无法保证空测和实测时光源強度的一致性，检测误差较大，且不通过调制的话，无法避免背景噪声的干扰，实验精度很难保证。双光路测试法是对单光路的改进和完善，特点是测试精度较高，测试速度快，缺点是其装置较为复杂，光路的调节很困难。与本实用新型相近的已有技术专利“阴罩透过率测试传感器”，专利号200420079825. 9，该专利采用的是单光路测试法，优点是采用了准直性较高的半导体激光器，能量比较集中，方向性好，整个装置系统结构简单，成本低，但是测试时未考虑光源的光强稳定性问题，空测和实测有个时间差，在这段时间差内光强变化需考虑；此外，也没有采取抑制背景光干扰的措施，这样会増加信号处理的难度。
实用新型内容为了克服已有技术存在的缺陷，本实用新型提供了一种简易的、低成本的光学透过率测试装置，其目的在于在简化光路的同时，采用内调制，即电源调制对发出的光信号进行间接调制，抑制背景光的干扰，采用稳压电源来稳定光源的光强，最終提高测量精度。本实用新型要解决的技术问题是提供一种简易的、低成本的光学透过率测试装置。解决技术问题的技术方案，如图I所示包括LED光源I、显微物镜2、孔径光阑3、扩束镜4、待测平板玻璃5、聚光镜6、光电ニ极管7、信号处理电路8、A/D转换器9、微机处理系统10 ;如图2所示，装置中涉及到的稳压电源均采用图2所示电路；如图3所示，LED光源I的供电电源为脉冲电源，米用555定时器和光电稱合器件组成。[0010]在LED光源I光束传播的光轴上，从左到右依次安置LED光源I、显微物镜2、孔径光阑3、扩束镜4、待测平板玻璃5、聚光镜6、光电二极管7 ；LED光源I发射出的发散光束被显微物镜2接收，然后会聚，在其会聚处安置孔径光阑3进行拦光，通过孔径光阑3的光束再用扩束镜4进行扩束准直，准直后的光线垂直通过待测平板玻璃5，再被聚光镜6会聚到光电二极管7的光敏面上，光电二极管的输出端与信号处理电路8的输入相连，电信号经过信号处理电路8放大滤波后，输出端连接A/D转换器9的信号输入接口，然后进行数据采集和模数转换，A/D转换器9的输出端与微机输入接口 相连,将数字信号输入到微机处理系统10中处理并显示透过率值。由于LED光源的光强稳定性较高，采用LED光源可以增装置的测试精度，光源的供电电源采用脉冲调制，即对输出光信号调制，可以有效地抑制背景光干扰，由于显微物镜焦距短，可以缩短光学系统的总长，使系统更紧凑，对于光信号的探测接收，光电二极管有着响应速度快、频率响应特性好，噪声小等优点。本实用新型的积极效果对光信号采用电源调制来抑制背景光的干扰，保证了测试精度，极大地简化了光路，减小了装置成本。
图I为本实用新型实施例的装置原理图；图2是本实用新型实施例的+15V和-15V直流稳压电源电路图。图3是本实用新型实施例的LED光源的脉冲电源电路图。具体实施实例本实用新型实施例按图I所示的装置结构实施，图I中的LED光源I采用绿光光源，光谱辐射的峰值波长为546nm，功率为1W，图I中的显微物镜2焦距fl = 17mm,图I中的扩束镜4、聚光镜6聚焦分别为f2 = 100mm, f3 = 150mm,图I中的待测平板玻璃5采用口径D = 50mm的平板UV镜，图I中的光电二极管7采用大恒光电的型号BPW21R的光电二极管。其峰值响应波长为560nm，图I中的A/D转换器9采用K7512数据采集卡。本实用新型实施例中的直流稳压电源均采用图2所示的电源电路，图2中的稳压器采用79系列三端稳压器。本实用新型实施例中的LED光源的供电电源采用如图3所示的脉冲电源电路，图3中采用555定时器产生脉冲波形，采用型号6N137的光电耦合器来控制电路的通断。在实验时，将LED光源I置于显微物镜2之前，使光线汇聚进入孔径光阑3。调整扩束镜4位置使孔径光阑3位于扩束镜4的物方焦平面上，这样经扩束得到一束平行出射的光线。在系统已经调好共轴的情况下，调整光电二极管7的所在位置，使由聚光镜6会聚的光聚焦到光电二极管7的光敏面上，光路即搭建完毕。之后接通电源，LED光源I经脉冲电源调制发出交变的光信号，测量无被测样品时的相关电信号并进行后续处理得到空测时光通量。之后在扩束镜4与聚光镜6之间加入待测平板玻璃5并调节光路使样品与光轴间垂直。由于加入了待测平板玻璃5，样品会反射一部分光线，这部分反射的光线会反射由扩束镜4反向成像至孔径光阑3处，可以通过反射回来的像点是否位于孔径光阑3中心为基准来调整待测平板玻璃5的位置使之与光轴垂直，调整好之后即可测量，并进行后续处理得到实测时的光通量，在微机处理系统10中做自动相除并显示透过率值。为了提高精度，以多次采样测量取平均值作为結果。上述实施例不以任何形式限制本实用新型，凡采用等同替换 或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种光学透过率测试装置，包括LED光源、显微物镜、孔径光阑、扩束镜、待测平板玻璃、聚光镜、光电二极管、信号处理电路、A/D转换器、微机处理系统,其特征在于在LED光源光束传播的光轴上，从左到右依次安置LED光源、显微物镜、孔径光阑、扩束镜、待测平板玻璃、聚光镜、光电二极管；LED光源发射出的发散光束被显微物镜接收，然后会聚，在其会聚处安置孔径光阑进行拦光，通过孔径光阑的光束再用扩束镜进行扩束准直，准直后的光线垂直通过待测平板玻璃，再被聚光镜会聚到光电二极管的光敏面上，光电二极管的输出端与信号处理电路的输入相连，电信号经过信号处理电路放大滤波后，输出端连接A/D转换器的信号输入接口，然后进行数据采集和模数转换，A/D转换器的输出端与微机输入接口相连，将数字信号输入到微机处理系统中处理并显示透过率值。
2.根据权利要求I所述的光学透过率测试装置，其特征在于LED光源的供电电源为脉冲电源。
专利摘要本实用新型涉及一种光学透过率测试装置，包括LED光源、显微物镜、孔径光阑、扩束镜、待测平板玻璃、聚光镜、光电二极管、信号处理电路、A/D转换器、微机处理系统。在光源光束传播的光轴上，从左到右依次安置LED光源、显微物镜、孔径光阑、扩束镜、待测平板玻璃、聚光镜、光电二极管；LED光源发出的光束被显微物镜接收，然后会聚，在其会聚处安置孔径光阑拦光，通过孔径光阑的光束再用扩束镜进行扩束准直，准直后的光线垂直通过待测样品，然后被聚光镜会聚到光电二极管的光敏面上，光电二极管将光信号转换成电信号，输出的电信号经过信号处理电路处理后，用A/D转换器进行模数转换，转换后的数字信号输入到微机处理系统中自动处理，并显示透过率值。
文档编号G01N21/59GK202522516SQ20122008517
公开日2012年11月7日 申请日期2012年3月7日 优先权日2012年3月7日
发明者冯科, 李劲松 申请人:中国计量学院