用硅光電池測量白熾燈頻閃

有一些人認(rèn)為白熾燈是最“護(hù)眼”的。白熾燈的光譜連續(xù),可能算一個(gè)優(yōu)點(diǎn);但頻閃相對于目前的燈具是最嚴(yán)重的。其實(shí)以前用相機(jī)測過白熾燈的頻閃,也用硅光電池測過。今天再用硅光電池和示波器確認(rèn)一下測量結(jié)果,也是順便比較一下示波器。

測量環(huán)境

硅光電池使用 2CU8. 其頻譜響應(yīng)是 300~1000nm;其頻率響應(yīng)(對亮度波動(dòng)的響應(yīng))數(shù)據(jù)沒查到,但實(shí)測對于100Hz(市電頻率的兩倍)的白熾燈頻閃是沒問題的。

硅光電池

測量時(shí)的環(huán)境光線越暗越好。實(shí)測是1.2Lux,此時(shí)硅光電池電壓約30mV。

測量時(shí)的環(huán)境光線

當(dāng)環(huán)境光線到100Lux時(shí),實(shí)測硅光電池電壓約380mV。當(dāng)光照超過2000Lux時(shí),硅光電池電壓480mV,已不再上升。

所以,為了讓硅光電池工作在最佳的線性區(qū)域(對應(yīng)電壓100~300mV),不能讓燈光直接照射硅光電池。

用示波器 OSC802 測試

我們簡單地用乳膠手套包裹硅光電池,并進(jìn)行遮擋,對光進(jìn)行衰減,以使硅光電池處于最佳工作區(qū)域。

嚴(yán)謹(jǐn)?shù)卣f,乳膠手套有一點(diǎn)顏色,對不同光譜的光的透過性可能不是均勻的。但由于白熾燈是連續(xù)光譜,硅光電池也是工作在300~1000nm的范圍,所以對于測量光強(qiáng)來說,還是大致線性關(guān)系的。

OSC802測量現(xiàn)場

示波器的測量功能上可以看到平均值是190mV,峰峰值是26mV。

OSC802測量結(jié)果

因?yàn)槭静ㄆ饔性肼暎糯蠛笫謩?dòng)測量以確認(rèn)結(jié)果,可以看到峰峰值確實(shí)是26mV。

放大后手動(dòng)測量

用示波器 DSCope 測試

換個(gè)示波器,用同樣的方法測量。

DSCope測量現(xiàn)場

DSCope自動(dòng)測量結(jié)果顯示平均值為205mV,峰峰值為39mV。而用手動(dòng)方式查看峰值為218mV,谷值為190mV??赡蹹SCope測量峰值時(shí)對毛刺比較敏感,而手動(dòng)方式查看時(shí)顯示的可能是平均值。同時(shí)參考OSC802的測量結(jié)果,說明手動(dòng)方式的結(jié)果應(yīng)該更準(zhǔn)確,這樣,峰峰值是218 - 190 = 28mV。

DSCope測量界面

結(jié)語

頻閃指數(shù)或波動(dòng)深度定義為亮度的波動(dòng)幅度比上平均亮度,波動(dòng)幅度是峰峰值的一半。所以兩個(gè)示波器的測量結(jié)果分別是:

  • OSC802: 26 / 190 / 2 = 6.8%
  • DSCope: 28 / 205 / 2 = 6.8%

以前用相機(jī)測量的結(jié)果是10.1%。盡管兩個(gè)示波器測得的結(jié)果一致,我還是認(rèn)為相機(jī)測量的結(jié)果更準(zhǔn)確一些。示波器的精度(8位示波器垂直精度0.4%),噪聲還沒有成為主要問題,我覺得主要問題在于硅光電池對光的反應(yīng),可能會(huì)抹平一定的波動(dòng),導(dǎo)致結(jié)果偏小。而相機(jī)的成像器件(CCD/CMOS)對光亮度的反應(yīng)要更精準(zhǔn)一些。

順便,這次對比測量中發(fā)現(xiàn)DSCope在自動(dòng)測量峰峰值時(shí),對毛刺比較敏感(這也難說對錯(cuò),毛刺也是峰谷的一部分)。

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