2023年11月30日发(作者:)
兜电传感器响啦时问的准确测量方法 、电子质量(2014第04期)
光电传感器响应时间的准确测量方法
Accurate Measurement of Photoelectric Sensor Response Time
屈仁超(江苏省电子信息产品质量监督检验研究院,江苏无锡214073)
Qu Ren-chao(Jiangsu Electronic Information Product Quality Supervision and Inspection Institute,
Jiangsu Wuxi 214073)
摘要:该文简述了光电传感器的基本工作原理、液晶显示器响应时间的基本概念,主要介绍了标准光
源的选取,以及测量光电传感器响应时间的方法。
关键词:光电传感器;响应时间;闪光灯
中图分类号:TN36 文献标识码:A 文章编号:1003—0107(2014)04—0064—03
Abstract:This paper briefly introduces the basic working principle of photoelectric sensor.The basic concept
of response time of liquid crystal display,mainly introduces the selection of standard light source And the mea-
surement of photoelectric sensor response time method.
Key words:photoelectric sensor;response time;flash lamp
CLC number:TN36 Document code:A Ai1:icle ID:1003-0107(2014)04-0064—03
0前言
随着技术的进步和人民生活的不断改善,液晶电视
和带液晶显示器的电脑已经非常普及。液晶显示屏有一
个比较重要的技术指标:响应时问。根据国家标准一般
2术语和定义
2.1液晶显示器的响应时间
都要检测该项技术指标。江苏省电子信息产品质量监督
检验研究院作为电子信息产品的主要检测单位之一,必
须具备相关测试手段。该院用光电传感器V( )一Si结合
示波器一起测试。某次国家实验室专家来该院审查时,
液晶显示器的响应时间是指液晶显示器各像素点
对输入信号反应的速度,即像素由暗转亮或由亮转暗所
需要的时间f其原理是在液晶分子内施加电压,使液晶
分子扭转与回复)。常说的16rns、8ms就是指的这个反应
时间,反应时间越短则使用者在看动态画面时越不会有
尾影拖曳的感觉。一般将反应时间分为两个部分:J:升
时间(Rise time)和下降时间(Fall time),而表示时以两者之
和为准
就曾提l叶I光电传感器V( )一Si的响应时间如何校准的
问题。由于目前液晶显示屏的响应时间已达到4ms,如
果光电传感器的响应时间比4ms还慢的话,那检测就变
得毫无意义。日前尚无实验室对光电传感器的响应时间
进行测量。囚此,本文简述了光电传感器的基本丁作原
理、液晶显示器响应时间的基本概念,主要介绍了标准
光源的选取,以及测量光电传感器响应时间的方法。
2.2光电传感器的响应时间
光电传感器的响应时间是指光信号转换成电信号
的时间,即光由暗转亮或由亮转暗变成电信号所需要的
时间。一般分为两个部分---E升时间和下降时问。
1光电传感器的基本原理
光电传感器V( )一Si主要由硅(si)光电池和V(入)
2.3上升时间和下降时问
修正滤光片组成,硅(si)光电池是光电传感器的核心,用
于把光转换成电流。Vf)L)修正滤光片适宜用异色温光
一
上升时间和下降时间是脉冲技术里面的两个名词。
般是指脉冲的幅度从l0%到90%所需的时间为上升
源的照度,误差小,是为了配合照度计的测量,因为光电
时间(用t,表示);脉冲的幅度从90%到10%所需的时间
为下降时间(用 表示)。
传感器V( )一Si本身就是照度计上的探头。
作者简介:屈 超(]964一),男,高级I 程师,主要从事电子仪器的校准1 作。
64
电子质量(2014第04期) 光电传感器响应时间的准确测量方法
3光源的选取 4光电传感器时间响应测量方法
为了准确地测量光电传感器的响应时间,首先必须 用江苏省电子信息产品质量监督检验研究院的富
士9600数码相机的闪光灯作为光源,数字荧光示波器
具备一个条件:要有快速反应的光源,即点亮时间和熄
灭时间要远小于0.4ms。因为目前液晶电视的最快响应
时间是4ms,而光电传感器是用来测量其响应时间的,
所以光电传感器的反应时间至少比4ms要快一个数量
级(即0.4ms),这时测量才准确。白炽灯和日光灯的反应
都很慢,由于钨丝反应和启动的缓冲,点亮和熄灭都要
达到几十毫秒甚至几百毫秒。在13常生活中寻找合适的
光源还很困难,经过几天的琢磨后,突然来灵感:一般照
TDS5104B(带宽1GHz,带50n输入阻抗)作为波形测量
仪器,光电传感器V( )一Si与示波器TDS5104B的输入
相连。如图1所示。
光电传感器 数字荧光示波器
V(^)一Si
输出 输入
TDS5104B
相机的快门时间都能达到千分之一秒,即1ms,因此照
相机的闪光灯反应应该更快。通过查找相关资料后发
现,照相机的闪光灯确实是一个瞬间的高速发光的光
源。闪光灯的发光原理是高压直流电源给高压电容充
电,电容充电的过程称之为闪光灯回电,当电容充电到
图1光电传感器时间响应测量原理图
光电传感器的输出与数字荧光示波器TDS5104B
的通道1输入连接。数字荧光示波器垂直灵敏度置为
200mV/div,水平扫描时间因素置为20 s/div,垂直位置
置在中间,输入阻抗置为50Q(示波器的输入阻抗一定
达饱和值后,闪光灯即可通过触发全功率发光,触发时,
电容放电,强电击打闪光灯管中的氙气,氙气会发出强
烈的光线,其发光时间远小于lms,点亮和熄灭时间更
快。因此,照相机的闪光灯作为光源是合适的。
杖 ̄tkat Hgar/t ̄q呐瀚 e ope
要是50n或更小,因为光电传感器V( )一Si实际上是
硅(Si)光电池,光照射时相当于充了一定的电量;和电容
样,当光熄灭时,电量要快速放掉,50n输入阻抗相
一
当于放电电阻,如果输入阻抗是1Mn,放电时间就很
图2光电传感器响应时间波形
65
光电传感器响应时间的准确测量方法 电子质量(2014第04期)
长,示波器测量的光电传感器由亮到暗的响应时间就很
光时间。从测量结果来看,上升时间(Rise)、下降时间
长,从而影响测量误差),触发为下降沿单次触发f因为光
(Fal1) ̄负脉冲宽度(Neg Wid)分别为:20.13 s.4.413 s
电传感器V( )一Si的接线为负极性,即当有光照射时, 和43.31 s,都远小于0.4ms( ̄1]400 s),尤其是下降时
输出的是负电压),触发电平为一200mV。数字荧光示波
间(Fal1)和上升时间(Rise)更短。
器自动测量参数设为上升时间、下降时问及负脉冲宽度
(Neg Wid)NI]量。把照相机闪光灯对准光电传感器,按下
5结束语
快门,闪光灯闪光一次,此时数字荧光示波器立即捕捉
以上对江苏省电子信息产品质量监督检验研究院
到脉冲波形,并自动测量上升时间(Rise)、下降时间(Fal1)
光电传感器V( )一Si响应时间的测量方法,达到了预期
及负脉冲宽度(NegWid),如图2所示,则下降时间即为
要求,可以说是比较准确地测量出了光电传感器V( )
光电传感器由暗到亮的响应时间,上升时间即为光电传
一
Si的响应时间,该光电传感器用来测试液晶显示器的
感器由亮到暗的响应时间,负脉冲宽度即为闪光灯的发
响应时间是完全能胜任的。
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上接63页
4结语
tries/zind07ExpertSurveyFina1.pd ̄
随着ISA100 Et趋成为无线工业技术发展的主流,
【4]Wang Ping,Wang Heng,Wang Quan,et a1.Proposal White
ISA100的评价标准及认证体系已成为ISAIO0标准化
Paper Chongqing University of Posts and Telecommunic——
工作的主题,全球各大系统服务商、制造商和零售商都
ations[EB/OL].[2006-10-141.www.isa.org.
在积极推进ISA100.1 la标准的应用。在此背景下,本文
[5]Siemens AG.A&D proposal wireless devices and infrastr—
浅析了ISA100认证对各大相关企业和机构所提供的帮
ueture components ISA 100 Baseline Standard Siemens
助,并且ISA100的推广应用必将推动其技术的发展和
Proposal White paper V1.1[EB/OL].[2o06—10—09].WWW.
广泛使用。
isa.org.
就认证而言,目前国内的认证环节比较欠缺,尽管
[6]Honeywell,Endress+Hauser,Flowserve,Omnex Controls,Y—
在这一方面近年来做出了巨大的努力并取得了一定的
okogawa Electric Corporation.WNSIA—group proposal for
成绩,但与国际水平相比仍有一定差距。总之,ISA100
uniifed ISA 100.1 1 and ISA 100.14[Z].2006-10-09.
评价标准及其认证体系的建立是ISA100占据市场主导
[7ION World Inc.Industrial WSN Survey Results for Respo—
地位的前提和关键。
ndents[R].
[8】田军.IPv6协议一致性测试研究及测试系统实现[D】.
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据链路层抽象测试集设计与典型测试案例开发[D1_
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重庆:重庆邮电大学,2010.
//www.isa.org/MSTemplate.cfm?MicrositeID=1 134&Com—
mitteeID=689 1;2007.Http://www.onworld.com/smartindus
66


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