2023年11月30日发(作者:)

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 ElctoniInformaton Product Qual Supervion and Inspecton nstiute,

Jiangsu Wuxi 214073)

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:Thipaper brefntroduces the basiworking prnciplof photoelectrisensorThe basiconcept

of esponse me of quicrystal display,mainlntroduces the selection of standard ght source And he mea-

surement of photoelectrsensor esponse time method.

Key words:photoelectrisensorresponse me;ash lamp

CLC number:TN36 Document code:A Ai1:clD: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 me)和下降时间(Fal me),而表示时以两者之

和为准

就曾提lI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

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。

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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 sdiv,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。

 ̄tkat Hgar/t ̄qope

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

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

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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(Rie)、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

Fal ̄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(Fal和上升时间(Rie)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(Fal

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

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。

+ : _ 廿

・・卜忖 十十・H 斗咔十十十

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,etProposal Whi

SA100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

atons[EB/OL].2006-10-141www.sa.org.

在积极推进ISA100. la标准的应用。在此背景下,本文

5]Siemens AG.A&D proposal wireless devices and nfrast

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

Proposa Whipaper 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]HoneywelEndress+Hauser,Flowserve,Omnex ControlY—

在这一方面近年来做出了巨大的努力并取得了一定的

okogawa Electrc Corporation.WNSIA—group proposal f

成绩,但与国际水平相比仍有一定差距。总之,ISA100

unied SA 100. and SA 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 Worlnc.ndustrial WSN Survey Resulor Respo—

地位的前提和关键。

ndents[R].

8】田军.Pv6协议一致性测试研究及测试系统实现[D】

参考文献:

北京:中国科学院研究生院(计算技术研究所)2001.

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Low—RatWieless Personal Area Networks(LR-WPANs)

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maton:Process contol and elated applcatonslS]SA100.

o]刘哲.ISAIO0.1la协议一致性测试方法研究——数

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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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mitteeID=689 1;2007.Http:/www.onworld.com/smartindus

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