专利名称：一种新型的防污染数字亮度计的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种新型的防污染数字亮度计，属于亮度检测技术领域。
背景技术：
亮度计是主要应用于机场、高速公路、电影电视、交通信号、建筑、大气光度学等领域的常用测试仪器。特别是在机场和高速公路对能见度的测量，需要一个稳定可靠的亮度计测试仪器。目前，公知的亮度计构造一般主要是由成像镜头、光电探测器、I/V变换单元、A/D 或者V/F变换单元、处理控制单元和数据显示单元组成。外界的被测光通过成像镜头聚焦到光电探测器上；光电探测器一般都是输出一个电流量；经过ΙΛ变换后转换为一个电压量；再经过A/D或者V/F变换将这个模拟量转换为数字或者频率量；处理控制单元采集此数字或者频率量，再通过计算转换为亮度值显示给用户。但是，此结构不适用于长期室外连续工作环境，其中的ΙΛ变换、A/D变换或者V/F变换元器件受外界影响波动较大，并且长时间放置于室外前置成像镜头污染问题也是一个严重问题，严重影响最后的测量精度和系统稳定性。
实用新型内容为了克服现有亮度计测量精度低、稳定性差和前置成像镜头易被污染的问题，本实用新型提供一种新型的防污染数字亮度计，不仅能消除外界温度对测试结果的影响，而且测量装置在室外恶劣环境也可以长时间连续稳定工作。本实用新型解决技术问题所采用的技术方案如下一种新型的防污染数字亮度计，包括前置保护罩，前置保护玻璃、薄膜电热膜、加热片、成像透镜、滤光片、衰减片、光电探测器、数字电路采集板、电源转换板、交流变压器、 固定底板、电源和通信连接器、带保温层的外壳；其特征在于，在前置保护罩的内层贴上薄膜电热膜，使前置保护玻璃的前端形成一个热气流，防止灰尘落到前置保护玻璃上；前置保护玻璃固定在外壳的光线入口处；成像透镜、滤光片、衰减片和光电探测器位于外壳内，并依次排列于前置保护玻璃的后面，且前置保护玻璃、成像透镜、滤光片、衰减片和光电探测器的中心点在同一直线上；数字电路采集板和电源转换板采用叠加的方式安装在外壳内， 放置于光电探测器的后面，数字电路采集板与光电探测器连接；交流变压器位于外壳内最后端，与电源转换板连接；内部设备全部安装固定到固定底板上，固定底板的右下方是对外电源和通信连接器。本实用新型的测量原理是外界环境光通过前置保护玻璃、成像透镜、滤光和衰减片成像于光电探测器上。光电探测器根据相应的亮度输出一个频率量，数字电路采集板上的频率计数逻辑模块采集此频率信号，并且把结果输出给单片机，单片机计算并处理输出瞬时值、1分钟平均值和10分钟平均值。本实用新型的有益效果是使用数字的光电探测器直接输出频率信号代替传统的模拟光电探测器输出的模拟信号，简化其中的ΙΛ、A/D或者V/F变换，使测量更加简单，结果更加准确。再加一个前置防污染的保护结构，使得本实用新型具有测量效率高、测量误差小、系统高可靠性等优点。
图1是本实用新型防污染数字亮度计的结构示意图。图中1、前置保护罩，2、薄膜电热膜，3、外壳内层保温层，4、加热片，5、前置保护玻璃，6、成像透镜，7、滤光片，8、衰减片，9、光电探测器，10、数字电路采集板，11、电源转换板， 12、电源和通信连接器，13、交流变压器，14、固定底板，15、外壳。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做进一步详细说明。如图1所示，本实用新型的亮度计包括前置保护罩1、薄膜电热膜2、外壳内层保温层3、加热片4、前置保护玻璃5、成像透镜6、滤光片7、衰减片8、光电探测器9、数字电路采集板10、电源转换板11、电源和通信连接器12、交流变压器13、固定底板14和外壳15 ； 在前置保护罩1的内层贴上薄膜电热膜2 ；前置保护玻璃5固定在外壳15左侧的光线入口处；加热片4固定于外壳15的左上侧；成像透镜6、滤光片7、衰减片8和光电探测器9位于外壳15内，并依次排列于前置保护玻璃5的后面，且前置保护玻璃5、成像透镜6、滤光片7、 衰减片8和光电探测器9的中心点在同一直线上；数字电路采集板10和电源转换板11采用叠加的方式安装在外壳15内，放置于光电探测器9的后面，数字电路采集板10与光电探测器9连接；交流变压器13位于外壳15内的最后端，与电源转换板11连接；内部设备全部安装固定到固定底板14上，固定底板14的右下方是对外电源和通信连接器12。前置保护罩1的内层贴上薄膜电热膜2，使前置保护玻璃5的前端形成一个热气流，防止灰尘落到前置保护玻璃5上，薄膜电热膜2使用材料是聚酰亚胺(PI)薄膜电热膜。外界环境光通过前置保护玻璃5、成像透镜6、滤光片7和衰减片8成像于光电探测器9上。加热片4既可以防止前置保护玻璃5的凝霜和结露，又可以加热设备内部的温度，加热片4选择带恒温加热的铝外壳型PTC发热件，不需要单片机的控制；并且本实用新型的亮度计设计时在外壳15的内上侧、内下侧和内右侧都贴上保温层3，主要材料是EVA海绵。光电探测器9使用Hamamatsu公司的S9705传感器，由于S9705的光谱响应曲线与人眼的不同，所以需要加一个滤光片，使得最后的光谱曲线跟人眼一致；又由于S9705 正常测量的最大亮度是lOOOcd/m2，机场或高速公路要求的亮度计最大测量30000cd/ m2-40000cd/m2，所以考虑在传感器的前面还需要加一个衰减40倍的衰减片8，使得测量的结果扩大到40000cd/m2。数字电路采集板10主要由频率计数逻辑模块、单片机处理模块和通信模块组成， 频率计数逻辑模块设计时选用了 CLPD芯片，型号是ΕΡΜΜ0，实现频率的计数，计数原理是先对输入的频率信号20分频，再让这个20分频后的信号与上一个20MHz的信号，统计每一组20MHz信号通过的个数，由此来计算频率值，并把此值传给单片机。由整个测量系统的线性度，可以推算出亮度与输出频率也是成线性的。使用线性公式B = aF+b来计算，式中，B表示亮度，F表示输出频率，标定时选择2个点来确定a和b的值。正常工作时单片机测量出频率值，根据公式即可算出最后的亮度值。 电源转换板11主要是将交流变压器13输出的交流信号转换为直流信号，为整个系统提供一个稳定的直流电压源。
权利要求1.一种新型的防污染数字亮度计，包括前置保护罩(1)、薄膜电热膜O)、外壳内层保温层(3)、加热片(4)、前置保护玻璃(5)、成像透镜(6)、滤光片(7)、衰减片(8)、光电探测器(9)、数字电路采集板(10)、电源转换板(11)、电源和通信连接器(12)、交流变压器(13)、 固定底板(14)和外壳(15)；其特征在于，薄膜电热膜(2)贴在前置保护罩(1)的内层上； 前置保护玻璃(5)固定在外壳(15)左侧的光线入口处；加热片(4)固定于(15)左上侧；成像透镜(6)、滤光片(7)、衰减片(8)和光电探测器(9)位于外壳(15)内，并依次排列于前置保护玻璃( 的后面，且前置保护玻璃(5)、成像透镜(6)、滤光片(7)、衰减片(8)和光电探测器(9)的中心点在同一直线上；数字电路采集板(10)和电源转换板(11)采用叠加的方式安装在外壳(1 内，放置于光电探测器(9)的后面，数字电路采集板(10)与光电探测器(11)连接；交流变压器(13)位于外壳(15)内的最后端，与电源转换板(11)连接；成像透镜(6)、滤光片(7)、衰减片(8)、光电探测器(9)、数字电路采集板(10)、电源转换板(11) 和交流变压器(1 均固定在固定底板(14)上；电源和通信连接器(1 安装在外壳(15) 外部，位于固定底板(14)的右下方。
2.如权利要求1所述的一种新型的防污染数字亮度计，其特征在于，所述薄膜电热膜 (2)为聚酰亚胺薄膜电热膜。
3.如权利要求1所述的一种新型的防污染数字亮度计，其特征在于，所述光电探测器 (9)为S9705传感器。
4.如权利要求1所述的一种新型的防污染数字亮度计，其特征在于，所述数字电路采集板(10)包括频率计数逻辑模块，该频率计数逻辑模块是型号为EPMMO的CLPD芯片。
5.如权利要求1所述的一种新型的防污染数字亮度计，其特征在于，所述加热片(4)为带恒温加热的铝外壳型PTC发热件。
专利摘要本实用新型公开一种新型的防污染数字亮度计，属于亮度检测技术领域。该亮度计包括前置保护罩、前置保护玻璃、薄膜电热膜、加热片、成像透镜、滤光片、衰减片、光电探测器、数字电路采集板、电源转换板、交流变压器、带保温层的外壳、电源和通信连接器。外界环境光通过前置保护玻璃、成像透镜、滤光片和衰减片成像于光电探测器上，光电探测器直接输出频率信号，数字电路采集板上的频率计数逻辑模块完成对频率的计数逻辑，单片机采集此计数，并计算处理输出瞬时值亮度值、1分钟平均亮度值和10分钟平均亮度值，并且前置保护罩上的薄膜电热膜能够有效的防止前置保护玻璃污染。本实用新型优点是检测效率高、误差小、长时间稳定工作。
文档编号G01J1/02GK202195881SQ20112031443
公开日2012年4月18日 申请日期2011年8月26日 优先权日2011年8月26日
发明者刘薇, 熊伟, 王春波, 王韬 申请人:长春希迈气象科技股份有限公司