嵌入式光电传感器光电光谱测试一体化装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于实验教学技术领域，属于光、机、电、算相结合的光电传感器的光电光谱特性测试一体化的装置。
【背景技术】
[0002]纵观我国理工科本科院校现有的光电类实验教学仪器，都属于单一模式的实验仪器，即光电特性测试实验仪器仅能进行光电传感器光电特性的测试，而光谱特性测试实验仪器仅能进行光电传感器的光谱特性测试，或者使用光电特性实验仪器须要附加光栅单色仪或光学滤色片才能完成光电传感器的光谱特性测试。对于光电传感器相关课程实验教学而言，开设器件的光电特性实验和光谱特性实验同样重要。
[0003]多台仪器级联完成测试功能，系统庞大，连线复杂，不可避免的引入测量误差；而且仪器众多实验室管理工作也很繁琐。
【发明内容】
[0004]为了解决已有技术存在的问题，本发明的目的是在单台仪器上，实现光电传感器的光电特性和光谱特性的综合测量，即集成仪器测试功能，提供嵌入式光电传感器光电特性和光谱特性测试一体化的装置。
[0005]本发明提供的嵌入式光电传感器光电光谱测试一体化装置，包括白光光源、可调光源、光电传感器、数字开关、光照度测量单元、信号调理单元、电流测量单元、单片机控制器、嵌入式处理器、液晶触摸屏、第一凹面镜、光栅、底座、步进电机、磁钢、电机驱动单元、第一限位开关、第二限位开关和第二凹面镜；
白光光源是溴钨灯光源，光波长范围在200 nm至2500nm之间，经分光后提供光电传感器光谱特性测试需要的单色光源；
白光光源发出的光，经过第一凹面镜，将白光光源发出的光转换成平行光入射到光栅上，提供入射光源的准直功能；
光栅色散后同一波长的光线经第二凹面镜收集后到达光电传感器，所述的第二凹面镜提供聚焦作用。光栅是光谱特性测试的核心部件，将以相同入射角入射的不同波长的光线经衍射后，由不同的衍射角度射出，实现了白光光源的色散；
可调光源提供照度可变的可见光线提供给光电传感器，是光电传感器光电特性测试需要的辅助光源；
所述的光电传感器是可更换的光电元器件，是仪器的被试品，其为光敏电阻、光电池或光电二极管；通过数字开关切换选择光敏电阻、光电池或光电二极管接入信号调理单元，进行光电特性和光谱特性测试；
所述的光照度测量单元能够测量可调光源输出的不同光信号的光照度值，并经串口将该照度值传输给嵌入式处理器，提供光电特性曲线的横轴坐标值；
所述的信号调理电路能够对光电传感器输出的电信号进行滤波、放大，输出纯净的电信号给电流测量单元；
所述的电流测量单元能够测量光电传感器进行光电转换后输出的光生电流值，并经串口将该电流值传输给嵌入式处理器，提供光电特性曲线或者光谱特性曲线的纵轴坐标值；所述的单片机控制器提供电机驱动单元所需的脉宽调制信号，对步进电机的转动角度进tx控制；
所述的嵌入式处理器安装有Linux操作系统，嵌入式光电传感器光电光谱特性测试一体化的方法的测试软件存储在嵌入式处理器中，其软件流程将在实施例予以说明，按照程序指令，嵌入式处理器能够根据光照度测量单元提供的照度值和电流测量单元获得的光生电流值，绘制出光电传感器的光电特性曲线，并在液晶屏显示出来；
所述的底座是光栅、步进电机、磁钢的支撑结构；光栅和步进电机通过底座固连，步进电机的转动将带动光栅转动，磁钢也安装到底座上；
所述的步进电机是光栅转的执行机构，在单片机控制器的控制下，转动需要的角度，将选择单一波长的光线出射，提供光电传感器光谱特性测试的横轴坐标值；
所述的磁钢和第一限位开关、第二限位开关提供光栅转动起始和终止位置的标记；第一限位开关、第二限位开关实质是霍尔片构成，在磁钢产生的磁场作用下，会输出电信号，传递给嵌入式处理器，进一步通知单片机控制器控制步进电机向相反方向转动；
所述的电机驱动单元提供步进电机转动所需的两相驱动脉冲；
所述的第二凹面镜提供聚焦作用，光栅色散后同一波长的光线经凹面镜收集后到达被试品光电传感器。
[0006]有益效果:本发明提供的嵌入式光电传感器光电光谱测试一体化装置是以光电传感器为被测对象，对光电传感器的光电特性和光谱特性进行分析和描述。通过嵌入式处理器控制单片机控制器，间接控制数字开关开启，信号调理单元将所述的光电传感器采集的光信号放大调理后，由电流测量单元测量光生电流的值，并将数据通过串口传输给嵌入式处理器，嵌入式处理器运行嵌入式光电传感器光电光谱测试一体化装置的测试软件程序，进行数据拟合和处理，得到光电传感器的光谱特性曲线数据和光电特性曲线数据，将结果显示在液晶触摸屏上。仪器内部运行Linux操作系统，具有开源、免费的优点。该嵌入式光电传感器光电光谱特性测试仪可以应用于教学与产品检测，工作时不需要个人计算机和其他辅助设备，实现了一体化测试，使用灵活，操作方便。
【附图说明】
[0007]图1是嵌入式光电传感器光电光谱特性测试仪组成框图。
[0008]图2是嵌入式光电传感器光电光谱测试一体化装置的测试的软件程序的流程图。
【具体实施方式】
[0009]实施例1
本发明嵌入式光电传感器光电光谱特性测试仪能够完成光电传感器3的光电特性测量和光谱特性测量。
[0010]如附图1所示，本发明提供的嵌入式光电传感器光电光谱测试一体化装置，包括白光光源1、可调光源2、光电传感器3、数字开关4、光照度测量单元5、信号调理单元6、电流测量单元7、单片机控制器8、嵌入式处理器9、液晶触摸屏10、第一凹面镜11、光栅12、底座13、步进电机14、磁钢15、电机驱动单元16、第一限位开关17、第二限位开关18和第二凹面镜19 ；
白光光源1是溴钨灯光源，光波长范围在200 nm至2500nm之间，经分光后提供光电传感器3光谱特性测试需要的单色光源；
白光光源1发出的光，经过第一凹面镜11，将白光光源1发出的光转换成平行光入射到光栅12上，提供入射光源的准直功能；
光栅12色散后同一波长的光线经第二凹面镜19收集后到达光电传感器3，所述的第二凹面镜19提供聚焦作用。光栅12是光谱特性测试的核心部件，将以相同入射角入射的不同波长的光线经衍射后，由不同的衍射角度射出，实现了白光光源1的色散；
可调光源2提供照度可变的可见光线给光电传感器3，是光电传感器3光电特性测试需要的辅助光源；
所述的光电传感器3是可更换的光电元器件，是仪器的被试品，其为光敏电阻、光电池或光电二极管；通过数字开关4切换选择光敏电阻、光电池或光电二极管接入信号调理单元6，进行光电特性和光谱特性测试；
所述的光照度测量单元5能够测量可调光源2输出的不同光信号的光照度值，并经串口将该照度值传输给嵌入式处理器9，提供光电特性曲线的横轴坐标值；
所述的信号调理电路6能够对光电传感器3输出的电信号进行滤波、放大，输出纯净的电信号给电流测量单元7;
所述的电流测量单元7能够测量光电传感器3进行光电转换后输出的光生电流值，并经串口将该电流值传输给嵌入式处理器9，提供光电特性曲线或者光谱特性曲线的纵轴坐标值；
所述的单片机控制器8提供电机驱动单元16所需的脉宽调制信号，对步进电机14的转动角度进行控制；
所述的嵌入式处理器9安装有Linux操作系统，嵌入式光电传感器光电光谱测试一体化装置的测试软件存储在嵌入式处理器9中，其软件流程如图2所示，按照程序指令，嵌入式处理器9能够根据光照度测量单元5提供的照度值和电流测量单元7获得的光生电流值，绘制出光电传感器3的光电特性曲线，