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用硅光电池测量白炽灯频闪

用硅光电池测量白炽灯频闪

作者: 萝卜头实验室 | 来源:发表于2019-07-30 15:58 被阅读0次

有一些人认为白炽灯是最“护眼”的。白炽灯的光谱连续,可能算一个优点;但频闪相对于目前的灯具是最严重的。其实以前用相机测过白炽灯的频闪,也用硅光电池测过。今天再用硅光电池和示波器确认一下测量结果,也是顺便比较一下示波器。

测量环境

硅光电池使用 2CU8. 其频谱响应是 300~1000nm;其频率响应(对亮度波动的响应)数据没查到,但实测对于100Hz(市电频率的两倍)的白炽灯频闪是没问题的。

硅光电池

测量时的环境光线越暗越好。实测是1.2Lux,此时硅光电池电压约30mV。

测量时的环境光线

当环境光线到100Lux时,实测硅光电池电压约380mV。当光照超过2000Lux时,硅光电池电压480mV,已不再上升。

所以,为了让硅光电池工作在最佳的线性区域(对应电压100~300mV),不能让灯光直接照射硅光电池。

用示波器 OSC802 测试

我们简单地用乳胶手套包裹硅光电池,并进行遮挡,对光进行衰减,以使硅光电池处于最佳工作区域。

严谨地说,乳胶手套有一点颜色,对不同光谱的光的透过性可能不是均匀的。但由于白炽灯是连续光谱,硅光电池也是工作在300~1000nm的范围,所以对于测量光强来说,还是大致线性关系的。

OSC802测量现场

示波器的测量功能上可以看到平均值是190mV,峰峰值是26mV。

OSC802测量结果

因为示波器有噪声,放大后手动测量以确认结果,可以看到峰峰值确实是26mV。

放大后手动测量

用示波器 DSCope 测试

换个示波器,用同样的方法测量。

DSCope测量现场

DSCope自动测量结果显示平均值为205mV,峰峰值为39mV。而用手动方式查看峰值为218mV,谷值为190mV。可能DSCope测量峰值时对毛刺比较敏感,而手动方式查看时显示的可能是平均值。同时参考OSC802的测量结果,说明手动方式的结果应该更准确,这样,峰峰值是218 - 190 = 28mV。

DSCope测量界面

结语

频闪指数或波动深度定义为亮度的波动幅度比上平均亮度,波动幅度是峰峰值的一半。所以两个示波器的测量结果分别是:

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

以前用相机测量的结果是10.1%。尽管两个示波器测得的结果一致,我还是认为相机测量的结果更准确一些。示波器的精度(8位示波器垂直精度0.4%),噪声还没有成为主要问题,我觉得主要问题在于硅光电池对光的反应,可能会抹平一定的波动,导致结果偏小。而相机的成像器件(CCD/CMOS)对光亮度的反应要更精准一些。

顺便,这次对比测量中发现DSCope在自动测量峰峰值时,对毛刺比较敏感(这也难说对错,毛刺也是峰谷的一部分)。

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