光功率测试仪原理及设计

I

功率型LED光功率测试仪设计

功率型LED光功率测试仪是用于测量绝对光功率或通过一段光纤的光功率相对损耗。通过测量发射端机的绝对功率，一台功率型LED光功率计就能够评价光端设备的性能。用光功率计与稳定功率型LED组合使用，则能够测量连接损耗、检验连续性并帮助评估光纤链路传输质量。功率型LED光功率测试仪具有超宽的光功率测试范围、精准的测试精度和超常的使用寿命。目前，日本安腾公司生产的AQ-1112B型，测量精度高，可达正负2%以内，但灵敏度较低;本设计采用光敏电阻达到光电转换的目的，利用高精度单片机STC12C5A60S2作数据处理和显示，精确度很高，可达到正负1%以内。

关键词：LED，光功率，测试仪

目录

摘要................................................................................................. 错误！未定义书签。

ABSTRACT ...................................................................................... 错误！未定义书签。

1 绪论 (1)

1.1 意义 (1)

1.2 国内外发展状况 (1)

1.3 设计内容 (1)

2 光度学理论基础 (1)

2.1 定义及应用 (1)

2.2 光学量 (2)

2.2.1 光通量 (2)

2.2.2 发光强度 (3)

2.2.3 光亮度 (4)

2.2.4 光出射度 (5)

2.2.5 光照度 (5)

3 系统设计 (6)

3.1 系统设计 (6)

II

3.2 硬件设计 (6)

3.2.1 LED光源部分 (6)

3.2.2光电转换部分 (9)

3.2.3 A/D转换和数据处理部分 (10)

3.2.4显示部分 (13)

3.2.5硬件总图 (14)

3.3 软件设计............................................................................. 错误！未定义书签。

3.3.1 主流程....................................................................... 错误！未定义书签。

3.3.2 A/D流程 .................................................................... 错误！未定义书签。

3.3.3 程序........................................................................... 错误！未定义书签。

4 测试结果与分析........................................................................... 错误！未定义书签。

4.1 理论数据表......................................................................... 错误！未定义书签。

4.2 结果分析............................................................................. 错误！未定义书签。

5 总结............................................................................................... 错误！未定义书签。致谢................................................................................................. 错误！未定义书签。参考文献........................................................................................... 错误！未定义书签。

1

1 绪论

1.1 意义

功率型LED光功率测试仪是用于测量绝对光功率或通过一段光纤的光功率相对损耗。通过测量发射端机的绝对功率，一台功率型LED光功率计就能够评价光端设备的性能。用光功率计与稳定功率型LED组合使用，则能够测量连接损耗、检验连续性并帮助评估光纤链路传输质量。功率型LED光功率测试仪具有超宽的光功率测试范围、精准的测试精度和超常的使用寿命。

1.2 国内外发展状况

目前，测量光功率的方法有热学法和光学法。热学法在波长特性，测量精度等方面较好，但响应速度慢，灵敏度低，设备体积大。光学法有较快的响应速度，良好的线性特性而且灵敏度高，测量范围大但其波长特性和测量精度方面不如热学法。因此，根据热学法制成的光功率计一般均为标准光功率计，做的比较好的是日本安腾公司生产的AQ-1112B型，它的传感器采用热电堆，测量精度高，可达正负2%以内，但灵敏度较低，只能测量10uW以上的光功率。

1.3 设计内容

本设计采用光敏电阻达到光电转换的目的，利用高精度单片机STC12C5A60S2作数据处理和显示，该单片机集成八通道A/D转换器，精确度很高，可达到正负1%以内，显示部分采用四位一体的七段码共阴数码管，使得硬件电路简单，从而达到经济、实惠且高精度的目的。

2 光度学理论基础

2.1 定义及应用

光度学是1760年由朗伯建立的，且定义了光通量、发光强度、照度、亮度等主要光学光度学参量，并用数学阐明了它们之间的关系和光度学几个重要定律，如照度的叠加性定律、距离平方比定律、照度的余弦定律等，这些定律一直没用至今，实践已证明是正确的。在可见光波段内，考虑到人眼的主观因素后的相应计量学科称为光度学。

光度学除了要定义一些物理量并确定相应的测量单位外，还要研究测量仪器的设计、制造和测量方法。对各种光源进行光度的特性测量广泛应用于光学工业、照明工业、遥感遥测、色度学和大气光学等领域。对各种光敏和热敏探测器也需要运用光度的测量技术来确定其灵敏度及响应特性。