测一下硅光电池的线性度和频率特性

lichenzc

硅光电池作为光电转换元件，有几个特性：光谱特性，伏安特性，光照特性，频率特性等等，其中光照特性即光生电动势与光照度的关系， 下面一幅图分别表示硅光电池和硒光电池的短路电流、开路电压与光照度的关系曲线。

可以看出开路电压随着光照度增加呈非线性增加的关系，短路电流跟光照度则呈线性相关（也是限制在一定范围内，光照度过大也会使光电流饱和）
很多需要定量分析光强度的仪器都是利用这个特性测量短路电流，ADC后再计算各种数据。
光电池的频率特性应用如光电转速计，计数器等。由于光敏面比较大，结电容也比较大，光电池的内阻在光照较小时也比较大，这些都使电路的时间常数加大，使得频率响应不高。例如硅光电池的截止频率只有几十千赫（这里存疑，下面有测试）。此外，负载电阻也影响到光 电池的频率响应，负载电阻大时响应时间也增大，从而使频率特性变差。



[p=169, null, left]

根据JJG 245-2005光照度计检定规程，照度计检定方法是光轨法，具体检定仪器由光轨、滑车、灯架，灯丝平面调整仪、光阑等组成。这里光轨法就是利用标准灯组产生的标准发光强度，调整照度计光度头和标准灯的距离产生不同的照度值，与照度计的度数对比，其中照度值与距离的平方成反比。计算公式如下图

从标准上就能学到测量的方法，我没有标准灯，也就意味着没法对光电池标定，不过我的目的只是测量一下光电流和照度的线性相关程度，同时我的CL200也可以定性的测一下线性度。
光源由一个CREE的XML灯珠代替，由于标准中要求是近似点光源，考虑到LED有个发光角度，我加了一个LED灯泡上的灯罩发散光线，不过后面对比测量一下发现加不加没有影响


电源是菊水的线性可调电源保证LED电流稳定，由于大电流下LED发热严重，使LED光效降低，选用1A电流并预热20分钟，使LED及散热片温度稳定，保证产生的光强度基本恒定

下面是标准的检定装置，光度头和灯丝应处在同一水平面，并且有一系列的光阑，目的是防止杂散光进入光度头，带来示值偏差。



标准中测量需要整个装置都在暗室里，并且不能有强烈反光材料，这里我用一个纸盒模拟暗室，光电池前用纸片制成的光阑，减少杂散光。


下面是实验数据，由于LED光强度不够，3米外的照度已经非常低了，这里没有按照标准要求测量的6米长度

做出图表，计算出相关方程和相关系数，可以看出光电池线性相关系数0.9998要高于照度计的0.9994，意味着这块硅光电池的线性度非常好。
在加一片红外滤光片和余弦修正器，标定一下就可以根据光电流直接算出照度，有电路设计的达人可以考虑加单片机或arduino做成便携式的照度计

去掉0.4m那个点的数据硅光电池的光电流和照度的线性相关度直接到了1。

关于光电池的频率特性，我没有任意波形发生器，这里用最简单的单管自激电路，调节一下可以根据电压产生19KHz-220KHz的自激振荡，可以看出上面介绍里的几十千赫兹的截止频率并不靠谱。下面的测试可以看出，硅光电池能比较准确的测量的频率至少220KHz






最后求推荐一个数字存储示波器，50M带宽，体积不要太大，价格便宜的二手货

549673

太专业～太牛逼～太长～结论尼？？

549673

太专业～太牛逼～太长～结论尼？？

PBX2

你的帖子昨晚我就看过，最难回答的就是“最后求推荐一个数字存储示波器，50M带宽，体积不要太大，价格便宜的二手货”这句话，所以没来跟帖。
由于数字示波器都是由多点采样然后模拟出线条的，在某些情况下不是很好代替模拟示波器的，想了很久建议你去看看普源的DS1054Z这个带灰度带数字荧光的吧，但是它并不便宜其实我也在寻找这样的示波器呢，我的岩琦DS8608A是模拟带数字采样的老机器，唯一缺点就是存储容量小深度也比较低再就是机器比较老罢了，但是用起来还是比较顺手的。

lichenzc

PBX2 发表于 2017-7-1 07:58
你的帖子昨晚我就看过，最难回答的就是“最后求推荐一个数字存储示波器，50M带宽，体积不要太大，价格便宜 ...

看了款 麦科信的TO1072M，70M带宽，2.8M存储深度，1G采样，DPO，8寸触摸屏，1499，还有个高配版的28M存储深度，贵500块钱。就是不知道这个牌子怎么样，国内除了普源还有什么做示波器比较好的?

PBX2

lichenzc 发表于 2017-7-2 16:30
看了款 麦科信的TO1072M，70M带宽，2.8M存储深度，1G采样，DPO，8寸触摸屏，1499，还有个高配版的28M存储 ...

其实我今天找了很久你说想买示波器的这个帖子，可惜没找到。
我认为不差钱的又必须拥有的，进口的看看泰克和安捷伦（当然肯定还有更好的品牌比如还有力科）国产的就看看普源DS1054Z,或者DS2072Z吧，还有个台湾品牌固伟的数字荧光示波器。
http://www.shoudian.org/forum.ph ... page=15#pid14341813去看看我发的这个帖子里的291楼，普通示波器得到的图像是惨不忍睹的。

lichenzc

PBX2 发表于 2017-7-2 16:49
其实我今天找了很久你说想买示波器的这个帖子，可惜没找到。
我认为不差钱的又必须拥有的，进口 ...

手持示波表不太感兴趣，功能太少，关键还是预算不够啊，ds1054z都买不起

PBX2

lichenzc 发表于 2017-7-2 17:36
手持示波表不太感兴趣，功能太少，关键还是预算不够啊，ds1054z都买不起
...

那就宁缺毋滥！继续蹲守（有时候的确能挖掘到好货！）