光源检测装置及光源检测方法与流程

1.本发明涉及光学检测技术领域，特别是涉及一种光源检测装置及光源检测方法。


背景技术：

2.在众多的实验检测仪器中，都需要具备光源并借助光源发射的光束才能够正常进行实验检测工作，光源发射的光照度也直接影响检测仪器的检测精度，正因如此，这类仪器设备对光源的要求比较苛刻。在精密仪器中，光源常为类似白炽灯的结构，其体积较小，在制造过程与运输过程中，往往会因为漏气、灯丝断裂、光通量低等原因造成光源的不良，若不良的光源应用在产品上，将导致产品的性能下降，从而无法正常工作，另外光源的寿命也会直接影响产品的寿命。因此对于众多的实验检测仪器来说，光源是非常重要的核心元器件。如何有效的检测光源优劣，对于产品的性能和可靠性至关重要。
3.目前的光源检测方法主要采用人工目视检测方法和测阻值的方法。人工目视检测方法是给光源通电后依靠人眼目视判断光源性能，该检测方法依靠人眼的主观判断，无法精确定量分析光源特性，且工作负荷大，效率低；测阻值的方法虽能有效检测出光源是否存在灯丝断裂的问题，但对是否已经出现漏气等问题则无能为力。并且在使用上述方法检测光源时，一旦操作人员在不同时间放置照度计探头的方向与距离有偏差时，就会导致测量误差较大；同时由于有的检测仪器要求光源为间歇工作方式，其光照度与普通持续供电时的光照度有很大不同，由于照度计的灵敏度不一定能达到要求；并且光源闪烁时间短，也不容易记录测量值，从而造成在间歇供电时进行测量的难度较大。


技术实现要素：

4.基于此，有必要针对现有的光源检测装置及检测方法在检测时测量误差大、且在间歇工作方式时测量难度大的问题，提供一种对光源的检测测量误差小且测量简便的光源检测装置及光源检测方法，旨在可以更好的为产品筛选出较高品质的光源，以保障产品的稳定性和可靠性。
5.根据本技术的一个方面，提供一种光源检测装置，包括：
6.底座；
7.检测模块，设在所述底座上，所述检测模块具有用于接收被测光源发出的光束的光束接收口，所述检测模块用于将被测光源发出的光束转换为电信号并对所述电信号进行处理；
8.夹持模块，可拆卸地安装于所述检测模块上，所述夹持模块用于安装所述被测光源；及
9.通讯模块，通信连接于所述检测模块，所述通讯模块用于将被所述检测模块处理后的所述电信号输出为用以表征所述被测光源的光照度测量值。
10.在其中一个实施例中，所述检测模块包括：
11.本体，开设有贯通所述本体相对两端的气室，所述气室的一端具有用于限位所述
被测光源的光源测试孔，所述光源测试孔连通所述气室与所述本体的外部；
12.光照探头，设于所述气室远离所述光源测试孔的一端，以形成所述光束接收口；
13.采样放大回路，电连接于所述光照探头，所述采样放大回路用于将电信号进行放大；及
14.微控制器，电连接于所述采样放大回路，用于采集并处理所述电信号。
15.在其中一个实施例中，所述微控制器还同时电连接于所述夹持模块，用于控制所述被测光源以一固定频率发射所述光束。
16.在其中一个实施例中，所述夹持模块包括：
17.光源安装座，用于固定被测光源；
18.第一夹头，通过第一引脚电连接于所述光源安装座，所述第一夹头用于连接正极；
19.第二夹头，通过第二引脚电连接于所述光源安装座，所述第二夹头用于连接负极。
20.在其中一个实施例中，所述光源检测装置还包括分隔柱，所述第一引脚和所述第二引脚以同一起点分别以相反的方向沿所述分隔柱的周向绕设于所述分隔柱的外周面，以使所述第一引脚和所述第二引脚被所述分隔柱分开。
21.根据本技术的另一方面，提供一种光源检测方法，所述光源检测方法基于如上所述的光源检测装置实现，其特征在于，包括以下步骤：
22.安装被测光源至夹持模块上；
23.将安装有所述被测光源的夹持模块安装在检测模块上；
24.使所述被测光源发出的光束照射至所述检测模块内；
25.通过通讯模块输出用以表征所述被测光源的光照度测量值。
26.在其中一个实施例中，使所述被测光源发出的光束照射至所述检测模块内的步骤包括：对所述被测光源间歇点亮。
27.在其中一个实施例中，所述通讯模块输出用以表征所述被测光源的光照度的测量值的步骤中，具体包括以下步骤：
28.通过所述检测模块将所述光照转换为电信号并对所述电信号进行处理；
29.通过所述通讯模块接收被处理后的所述电信号并输出，用以表征所述被测光源的光照度测量值。
30.在其中一个实施例中，所述通过所述检测模块将所述光照转换为电信号并对所述电信号进行处理的步骤，具体包括以下步骤：
31.通过光照探头将经过气室的所述光束接收，产生电信号；
32.通过采样放大回路将所述电信号放大；
33.通过微控制器采集并处理放大后的所述电信号。
34.在其中一个实施例中，通过所述通讯模块接收被处理后的所述电信号并输出，用以表征所述被测光源的光照度测量值的步骤中，当所述光照度测量值在规定范围内，判定所述被测光源为合格品。
35.上述光源检测装置，设置了夹持模块、检测模块和通讯模块，将被测光源安装在夹持模块上，夹持模块可拆卸地连接检测模块，检测模块与通讯模块通信连接。在进行检测时，利用非散射红外原理，被测光源发出的光束能够照射至检测模块内，且部分地被检测模块内的二氧化碳气体所吸收，检测模块能够将剩余未被吸收的光束能够转换为电信号，并
对电信号进行放大处理，通讯模块能够将被处理后的电信号输出显示，从而能够使用户获取被测光源的光照度测量值。在空气中二氧化碳气体浓度一定的前提下，光源质量不同时，发射的光束的光照度也势必不同，用户根据光照度的测量值就可判断光源质量的好坏，测量装置易于操作，测量方法简便，并可进行多次反复测量，用户在测量时不受人为主观因素影响，测量结果稳定、准确且误差小，方便用户测量与记录。
附图说明
36.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一种实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他实施例的附图。
37.图1为本发明的实施例提供的光源检测装置的立体示意图；
38.图2为本发明的实施例提供的光源检测装置的爆炸剖视图；
39.图3为图2中a区域的放大示意图；
40.图4为图1中b区域的放大示意图；
41.图5为本发明的实施例提供的夹持模块的爆炸示意图。
42.附图标记说明：
43.10、光源检测装置；
44.100、底座；101、检测模块固定位；102、分隔柱固定位；
45.200、检测模块；210、本体；211、气室；212、光源测试孔；213、限位台阶；214、限位槽；220、光照探头；
46.300、夹持模块；310、光源安装座；320、第一夹头；330、第二夹头；340、第一引脚；350、第二引脚；
47.400、分隔柱；
48.50、被测光源。
具体实施方式
49.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
50.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“液平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
51.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三
个等，除非另有明确具体的限定。
52.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
53.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征液平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征液平高度小于第二特征。
54.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“液平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
55.正如背景技术所述，在众多的实验检测仪器中，都需要具备光源并借助光源发射的光束才能够正常进行实验检测工作，从光源发射出来的光束的光照度也直接影响检测仪器的检测精度。以ndir(non dispersive infra-red，非色散红外)二氧化碳传感器为例，其功能是用于测量环境中二氧化碳气体浓度，该种传感器就是一种需要借助光源发射的红外光才能对二氧化碳气体的浓度进行检测的仪器，由于该种传感器需要利用其内部的光源发射红外光以被空气中二氧化碳气体吸收，进而测量得到剩余未被二氧化碳气体吸收的红外光的光强度来获知空气中二氧化碳气体的浓度，因此当光源的质量不良而影响其光照度时，该种传感器对环境中二氧化碳气体的检测精度也会受到影响。
56.传统的光源检测方法主要采用人工目视检测方法和测阻值的方法，以上方法要么受人为主观因素影响而测量结果差异较大，要么无法对光源是否已经出现漏气等问题进行检测。由于ndir二氧化碳传感器中的光源不能为持续点亮的工作方式，其原因在于当光源持续点亮时，ndir二氧化碳传感器内的温度会持续升高，用于吸收红外光的光照探头所接收到的信号会持续增大，从而无法实现二氧化碳气体浓度的测量，并且ndir二氧化碳传感器的功耗会比较大，使得ndir二氧化碳传感器的寿命缩短，因此ndir二氧化碳传感器的光源必须为间歇工作方式。而采用间歇供电的方式与采用持续供电的方式在供电时的光照度大有不同，照度计的灵敏度不一定能达到要求，并且光源闪烁的时间短，用户不容易记录测量值，导致光源在间歇供电时测量难度增大。
57.为了解决这一问题，本技术发明人经过深入研究，设计了一种能够快捷简便地检测光源质量好坏的光源检测装置及光源检测方法。
58.根据非色散红外(ndir)原理可知，当一束平行单色光垂直通过某一均匀非散射的吸光物质时，其吸光度与吸光物质的浓度及吸收层厚度成正比。基于非色散红外(ndir)原理，ndir二氧化碳传感器的工作原理是将待测二氧化碳气体连续不断地通过一定容积的气室，并利用一个广谱的光源从气室的一端入射一束波长为1-20μm的红外光至气室内，由于
二氧化碳气体能够吸收4.26μm波长的红外光，因此将红外光束经过一个4.26μm波长的窄带滤光片后，波长为4.26μm的红外光束被过滤出来，部分4.26μm波长的红外光能够被二氧化碳气体吸收，此时剩余的红外光被气室的内壁反射后，再反射至气室的另一端，通过在气室的另一端由红外传感器测定4.26μm波长红外光的辐射强度。当环境中的二氧化碳气体浓度不同时，由4.26μm波段的红外光转换输出的得到的电压值也会随之产生相应的变化，依据上述红外线的吸收与吸光物质的浓度成正比的原理，通过该电压值，再将该电压值转换为可显示并读取的结果就可表示二氧化碳气体的浓度。
59.基于此，本技术发明人想到，可以利用ndir二氧化碳传感器自身测量二氧化碳气体浓度的工作原理，对ndir二氧化碳传感器中光源的光照度也可以进行测量，因在同一环境下，环境中二氧化碳气体的浓度恒定，当光源的质量不同时，光源发射的红外光束的光照度也势必不同，红外光入射至气室内，也会使输出的电压产生相应的变化，从而也可以得知气室表面的光洁度。该检测方法解决了现有的光源检测方法在检测时测量误差大、且在间歇工作方式时测量难度大的问题。
60.下面以对ndir二氧化碳传感器中的光源质量进行检测为例，对本技术所提供的光源检测装置的结构及光源检测方法进行详细说明，本实施例仅用以作为范例说明，并不会限制本技术的技术范围。可以理解，在其它实施例中，本技术所公开的光源检测装置及光源检测方法，可以但不限于用于检测ndir二氧化碳传感器的光源质量，还可以用于检测其它类型的仪器设备中的光源质量，在此均不作限定。
61.以下结合图1至图5，介绍本技术所提供的光源检测装置及光源检测方法的一些较佳实施方式。
62.如图1和图2所示，为一种光源检测装置10，包括底座100、检测模块200、通讯模块(图中未示出)、夹持模块300和分隔柱400。其中底座100用于提供支撑作用，检测模块200的一端和分隔柱400的一端分别可拆卸地插设在底座100上，通讯模块通信连接于检测模块200，夹持模块300可拆卸地安装在检测模块200上。夹持模块300用于安装被测光源50，检测模块200用于将被测光源50发出的光束转换为电信号并对电信号进行放大并处理，通讯模块用于将被处理后的电信号输出，并连接计算机以表征被测光源50的光照度测量值，分隔柱400用于分隔夹持模块300连接正极和负极的两端，以避免夹持模块300发生短路。
63.具体地，在一些实施例中，底座100呈立方体结构，其上开设有相邻设置的检测模块固定位101及分隔柱固定位102，分别用于安装检测模块200和分隔柱400，检测模块固定位101和分隔柱固定位102的形状和尺寸分别与检测模块200和分隔柱400的外形和尺寸相匹配，以使检测模块200的一端能够牢固地插设在检测模块200安装位，分隔柱400的一端能够牢固地插设在分隔柱400安装位，从而使检测模块200和分隔柱400能够固定安装在底座100上，避免晃动而影响测量结果。
64.需要说明的是，检测模块200和分隔柱400也可以是通过焊接或螺钉连接等方式固定安装在底座100上，在此不作限定。
65.在一些实施例中，检测模块200包括本体210、光照探头220、采样放大回路(图中未示出)及微控制器(图中未示出)。本体210用于安装光源；光照探头220安装在本体210内，用于接收被测光源50发出的红外光束，并将红外光束转换为电信号，以形成检测模块200的光束接收口；采样放大回路电连接于光照探头220，用于将电信号进行放大；微控制器电连接
于采样放大回路，用于采集并处理上述电信号；进一步地，在一可选实施方式中，微控制器还同时连接夹持模块300，用于控制光源以一固定频率发射光束，使光源处于间歇供电的模式。
66.具体地，本体210的外形仿照ndir二氧化碳传感器的光学气室的形状而设计，本体210呈圆柱形筒状结构，并开设有贯通本体210沿中心轴线(如图中点划线所示)方向(以下简称轴向)相对两端的气室211。较佳地，气室211的表面涂覆有易于使红外光束反射的镀层。该镀层是将一层金属通过电镀、溅射等工艺镀至气室211的表面，可为多种金属的镀层，例如是镀真金、镀银、镀铝、镀铬等镀层。经过发明人对上述各种金属镀层的反射效果进行反复测试并比较，例如比较其反射率、信号强度等指标，最终得到镀层为真金镀层是最佳的实施方式；更佳地，当镀层为真金镀层时，其最优的镀层厚度为0.075
±
0.025um，在镀层厚度为上述尺寸时，能够使镀层具有最佳的反射效果。
67.在一可选实施方式中，结合图2和图3所示，气室211远离底座100的一端开设有用于固定被测光源50的光源测试孔212，光源测试孔212连通气室211与本体210的外部。如图所示，由于被测光源50通常为近似白炽灯的圆柱体结构。在一实施方式中，其直径仅为3mm，高度仅为6mm，因此光源测试孔212的内径略大于被测光源50的外径，当光源插设于光源测试孔212时，能够使光源收容于本体210的气室211中。如此，光源所发射的可见光能够完全在气室211中被反射和吸收，避免了光源发射的光束因泄漏至本体210外部而造成测量结果不准确。
68.在另一可选实施方式中，如图3和图4所示，在本体210的轴向方向上，本体210具有不同尺寸的外径，以使本体210的外周面形成环绕于本体210外周面的一限位台阶213，并在本体210的外周面形成了沿本体210的周向环绕本体210的限位槽214。限位台阶213也可以有两个，当限位台阶213为两个时，两个限位台阶213在本体210的轴向方向上相对间隔设置。夹持模块300安装光源的一端能够抵持在该限位台阶213上，以使夹持模块300能够固定地安装在检测模块200的本体210上，保证了光源能够更加稳固地限位于光源测试孔212中，避免了光源从光源测试孔212中滑落出来，或者在检测过程中光源的位置产生变化而影响检测结果。
69.请继续参阅图2，光照探头220设于气室211内远离光源测试孔212的一端。较佳地，光照探头220可以是红外热电堆传感器，其内部的热电堆由大量串联的热电偶组成，当红外光束照射至光照探头220时，红外光束施加于其内部的热电堆，热电堆上的热电偶加热产生较小的热电电压信号，从而便于后续被采样放大回路及微控制器转换为可以显示出来的光照度数值。在其它实施方式中，光照探头220产生的电信号也可以是电流信号等，并不限于是电压信号，在此不作限定。
70.在一些实施例中，如图4和图5所示，夹持模块300包括光源安装座310、第一夹头320和第二夹头330，其中光源安装座310用于安装光源，第一夹头320和第二夹头330分别用于连接电源的正极和负极，第一夹头320通过第一引脚340电连接于光源安装座310，第二夹头330通过第二引脚350电连接于光源安装座310。当第一夹头320和第二夹头330分别连接到电源的正负极时，光源能够被点亮发射光束。
71.光源安装座310近似呈一矩形板状结构，其厚度优选地等于限位槽214的深度，也可以小于限位槽214的深度，以使光源安装座310能够收容在检测模块200的本体210的限位
槽214中。当光源安装在光源安装座310上，并且通过光源测试孔212收容于检测模块200的本体210的气室211中时，光源安装座310沿本体210的轴向的一端可抵持于限位台阶213，从而使夹持模块300能够固定安装在检测模块200上。当限位台阶213具有两个且沿本体210的轴向相对间隔设置时，光源安装座310沿本体210轴向的尺寸正好等于限位槽214沿本体210轴向的尺寸，从而使光源安装座310沿本体210的轴向相对两端能够分别抵持于一个限位台阶213。
72.较佳地，为了将第一引脚340和第二引脚350分隔开，以防止正负极短路，第一引脚340与第二引脚350以同一起点分别以相反的方向沿分隔柱400的周向绕设于分隔柱400外周面，以使第一引脚340和第二引脚350被分隔柱400分开，避免第一引脚340和第二引脚350相互缠绕在一起，有效地防止了第一夹头320和第二夹头330相互触碰而发生短路。
73.参阅图1和图4，在一些实施例中，分隔柱400呈柱状结构。较佳地，在图中所示的实施例中，分隔柱400为三棱柱，第一引脚340和第二引脚350能够分别绕设于三棱锥的两个相邻的侧壁，以使第一引脚340和第二引脚350能够平整地贴合于分隔柱400的侧壁，避免对第一引脚340和第二引脚350造成弯折以损坏第一引脚340和第二引脚350。
74.需要说明的是，分隔柱400也可以其它多边形的棱柱结构，或是圆柱状结构，只要能够将第一引脚340和第二引脚350分隔开即可，在此不作限定。
75.结合图1至图5所示，基于本技术提供的上述光源检测装置10，对ndir二氧化碳传感器的光源的检测方法如下：
76.第一步，安装被测光源50，将被测光源50固定安装在夹持模块300的光源安装座310上。
77.第二步，将安装有被测光源50的夹持模块300安装在检测模块200上。具体地，将被测光源50插入光源测试孔212中，使光源收容于气室211中；将光源安装座310的端部抵持于检测模块200的本体210上的限位台阶213，使光源能够固定在检测模块200上，以保证测量位置一致性，有效减小测量误差。
78.第三步，开启被测光源50，使被测光源50发出的光束照射至检测模块200内。具体地，将夹持模块300的第一引脚340和第二引脚350通过分隔柱400分开，并分别连接电源的正极和负极，通过微控制器以0.2hz～1hz的频率及10％～50％的固定占空比(即光源50处于间歇工作方式时每次点亮的时间与总的检测时间的比值)点亮被测光源50，使被测光源50处于间歇工作模式，被测光源50发射的红外光束照射至检测模块200的气室211内，红外光的一部分被气室211中的二氧化碳气体吸收，剩余的红外光束被气室211的内表面反射后被光照探头220接收。
79.第四步，通过通讯模块输出用以表征被测光源的光照度测量值。具体地，红外光束被光照探头220接收后，被转换为微弱的电信号，通过采样放大回路将该电信号进行运算放大；放大后的电信号经过微控制器采集并处理；被处理过的电信号通过通讯模块输出至计算机上，以表征被测光源50的光照度测量值。
80.如前所述，根据ndir二氧化碳传感器的工作原理，不同浓度的二氧化碳气体对同一波长的红外光的吸收程度不同，光照探头220检测到的光强也不同，在同一环境下，空气中二氧化碳气体的浓度通常保持在一定范围内，被测光源50的质量不同，发射的光照强度也会不同，从而测量得到的光照度测量值也会不同，进而可以表征被测光源50的质量好坏，
该测量值可以是ad(analog-digital,模数转换)数值，也可以是模拟数值，在本技术提供的光源检测装置中，用于表征光照度结果的为ad数值，当该ad数值在规定范围内时，例如在1000-1800的范围内，判定被测光源50为合格品，不在此测量范围内的被测光源50则判定为不良品。
81.上述光洁度检测方法至少具有以下技术效果：利用非色散红外(ndir)原理，使光源发射红外光束照射至对检测模块200的气室211内，最终通过光照探头220得到光源光照度的测量值，只要通过读取该光照度的测量值均可判断光源质量的好坏，不因光源的工作方式为间歇工作方式而测量困难，测量方法简便，并可进行多次反复测量，用户在测量时不受人为主观因素影响，测量结果稳定、准确且误差小，方便用户测量与记录。
82.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
83.以上所述实施例仅表达了本发明的其中一种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明的保护范围应以所附权利要求为准。