基于光斩波法的光源频闪测试仪的校准方法及校准系统

技术领域

本发明涉及光源频闪测试技术领域，更具体的，涉及一种基于光斩波法的光源频闪测试仪的校准方法及校准系统。

背景技术

光源频闪测试仪是用于对光源或其他照明设备的频闪效应进行测试的仪器，目前国内尚无光源频闪测试仪的计量技术规范，也没有相关自动校准系统或方法的专利。对于光源频闪测试仪的校准，目前杭州远方光电、日本京立电机等仪器生产厂商主要使用参考示波器与被检光源频闪测试仪进行人工比对的方法，其校准装置主要由光源、光电转换器、参考示波器组成。如中国专利公开号CN109799366A，公开日：2019.05.24，公开了一种基于频闪光源的光幕靶校准装置及其校准方法，具体公开了包括起始校准光幕结构、截止校准光幕结构、计算机、光源控制器和信号采集器，所述起始校准光幕结构包含起始靶发射光源安装架、起始靶频闪光源、起始靶光电转换器；所述截止校准光幕结构包含截止靶发射光源安装架、截止靶频闪光源、截止靶光电转换器。

以上现有技术主要有以下缺点：无法实现高精度的校准，效率不高；示波器的频率测量精度不高，不利于光源闪烁频率的溯源；所使用的光源为宽光谱光源，仪器对不同波长成分的光响应时间不同，导致波形展宽，上升时间变大，闪烁指数参数无法准确计量；宽光谱光源受制于材料，无法产生高频的频闪信号，计量能力范围受限。

发明内容

本发明为了解决现有技术对光源频闪测试仪校准不够精准，效率不高的问题，提供了一种基于光斩波法的光源频闪测试仪的校准方法及其校准系统，实现对光源频闪测试仪高精度的计量校准及溯源，同时提高校准效率。

为实现上述本发明目的，采用的技术方案如下：一种基于光斩波法的光源频闪测试仪的校准方法，所述的校准方法包括以下步骤：

S1：根据不同计量需求设置激光光源；为了减少光功率的扰动变化，将激光光源通过光隔离器输入光学斩波器；

S2：将稳定频率参考信号输入光学斩波器，利用光学斩波器将连续光信号变为某一频率下特定占空比的光信号；

S3：对具有占空比的光信号的光束进行放大处理，增大光斑直径，降低功率密度；

S4：经过放大处理后的光信号输出到参考探测器上，参考探测器将接收到的光信号进行光电转换输出到频率计上；同时将稳定频率参考信号输入频率计，利用频率计对光信号进行测量、数值显示，并记下该数值；

S5：将待校准的光源频闪测试仪替换参考探测器和频率计，即光源产生的频闪光信号通过放大处理后，输出到待校准的光源频闪测试仪；

S6：通过利用待校准的光源频闪测试仪对光信号直接进行测量，通过不断的调试，直到待校准的光源频闪测试仪读取数值与频率计读取的数值一致，完成校准。

本发明基于以上所述的基于光斩波法的光源频闪测试仪的校准方法，还提供了一种基于光斩波法的光源频闪测试仪的校准系统，其特征在于：所述的系统包括原子频率标准仪、激光器、光隔离器、光学斩波器、扩束器、参考探测器、频率计、待校准的光源频闪测试仪；

所述的原子频率标准仪，分别为光学斩波器、频率计提供稳定的频率参考信号；

所述的激光器可根据不同的需求进行设置，用于产生激光光源；

所述的光隔离器，用于减少反射回激光器的光，实现减少光功率的扰动变化；

所述的光学斩波器，用于将连续光信号变为某一频率下特定占空比的光信号；

所述的扩束器，用于对输出光信号的光束进行放大处理，增大光斑直径，降低功率密度；

所述的参考探测器将接收到的光信号进行光电转换输出到频率计上，频率计对光信号进行测量、数值显示，记下该数值；

利用所述的待校准的光源频闪测试仪替换所述的参考探测器、频率计，即将扩束器输出的光信号输入待校准的光源频闪测试仪，通过调整光源频闪测试仪使得显示数值与频率计显示的数值一致，完成校准。

本发明的有益效果如下：

本发明采用光斩波法将连续光信号变为某一频率下特定占空比的光信号，实现对闪烁频率、闪烁指数、闪烁百分比的计量；同时采用了超高精度的原子频率标准仪，实现了光源闪烁频率到频率标准的直接溯源；采用激光器作为光源，单色性好，实现闪烁指数参数的准确计量，同时通过变换不同波长的激光器可以实现光源频闪测试仪对不同波长光源的响应测量。

附图说明

图1是实施例1基于光斩波法的光源频闪测试仪的校准方法流程图。

图2是实施例1输出光信号的一种波形图。

图3是实施例3带有频率计的光源频闪测试仪的校准系统的部分框图。

图4是实施例3带有频率计的光源频闪测试仪的校准系统的另一部分框图。

图5是实施例4带有示波器的光源频闪测试仪的校准系统的部分框图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做详细描述。

实施例1

如图1所示，一种基于光斩波法的光源频闪测试仪的校准方法，所述的校准方法包括以下步骤：

S1：根据不同计量需求设置激光光源；为了减少光功率的扰动变化，将激光光源通过光隔离器输入光学斩波器；

S2：将稳定频率参考信号输入光学斩波器，利用光学斩波器将连续光信号变为某一频率下特定占空比的光信号；

S3：对具有占空比的光信号的光束进行放大处理，增大光斑直径，降低功率密度；

S4：经过放大处理后的光信号输出到参考探测器上，参考探测器将接收到的光信号进行光电转换输出到频率计上；同时将稳定频率参考信号输入频率计，利用频率计对光信号进行测量、数值显示，并记下该数值；

S5：将待校准的光源频闪测试仪替换参考探测器和频率计，即光源产生的频闪光信号通过放大处理后，输出到待校准的光源频闪测试仪；

S6：通过利用待校准的光源频闪测试仪对光信号直接进行测量，通过不断的调试，直到待校准的光源频闪测试仪读取数值与频率计读取的数值一致，完成校准。

本实施例可以根据不同的计量需求设置激光光源，产生不同波长的激光；为了减少光功率的扰动变化，在激光光源的输出端设置光隔离器，减少光源的反射；利用光学斩波器将连续光信号变为某一频率下特定占空比的光信号，实现对闪烁频率、闪烁指数、闪烁百分比的计量。本实施例采用原子频率标准仪提高了测试精度，将光源闪烁频率与原子频率标准的溯源链条建立了起来；利用激光光源具有单色性好，信号上升时间小的特点，可以实现闪烁指数的准确计量。

在一个具体的实施例中，所述的光斩波器将连续光信号变为某一频率下特定占空比的光信号，实现闪烁频率、闪烁指数、闪烁百分比几种参数的计量。

在一个具体的实施例中，如图2所示，所述的闪烁指数的计算公式如下：

式中，式中，S1表示一个周期内平均值以上部分的波形面积，S2表示一个周期内平均值以下部分的波形面积。

在一个具体的实施例中，如图2所示，所述的闪烁百分比的计算公式如下：

通过自定义波形的y

实施例2

本实施例提供了另一种基于光斩波法的光源频闪测试仪的校准方法，与实施例1所述的校准方法唯一不同的是，本实施例采用示波器替换实施例1中所述的频率计，即本实施例利用所述的示波器对光信号进行测量、数值显示。所述的示波器能观察各种不同信号幅度随时间变化的波形曲线，可以测量具有占空比的光信号的频率、相位差、调幅度等等信号。

实施例3

基于实施例1所述的校准方法，本实施例提供了一种基于光斩波法的光源频闪测试仪的校准系统，如图3、图4所示，所述的系统包括原子频率标准仪、激光器、光隔离器、光学斩波器、扩束器、参考探测器、频率计、待校准的光源频闪测试仪；

所述的原子频率标准仪，分别为光学斩波器、频率计提供稳定的频率参考信号，提高测量精度；

所述的激光器可根据不同的需求进行设置，用于产生满足不同需求的激光；

所述的光隔离器，所述的光隔离器，用于减少激光器输出的光反射回激光器本身，保护激光器并同时减少光信号的扰动影响校准结果，实现减少光功率的扰动变化；

所述的光学斩波器，用于将连续光信号变为某一频率下特定占空比的光信号；

所述的扩束器，用于对输出光信号的光束进行放大处理，增大光斑直径，降低功率密度；

所述的参考探测器，用于对扩束器输出的光信号进行光电转换输出到频率计上，频率计对光信号进行测量、数值显示，记下该数值；所述的参考探测器的频带宽度大于输出光信号的频带宽度。

利用所述的待校准的光源频闪测试仪替换所述的参考探测器、频率计，即将扩束器输出的光信号输入待校准的光源频闪测试仪，通过调整光源频闪测试仪使得显示数值与频率计显示的数值一致，完成校准。

本实施例所述的频率计，用于接收参考探测器的输出信号并进行波形分析，具有外参考信号输入功能。

在一个具体的实施例中，所述的校准系统还包括智能终端，所述的智能终端通过USB、LAN、GPIB几种通信接口，与激光器、原子频率标准仪、频率计、带有程控接口的光源频闪测试仪电性连接，实现数据采集和校准参数。所述的智能终端包括平板电脑、台式电脑。所述的智能终端对激光器、原子频率标准仪、频率计、光学斩波器进行控制和自动校准测试，并进行数据采集分析，得到校准结果。

实施例4

基于实施例2所述的校准方法，本实施例提供了一种基于光斩波法的光源频闪测试仪的校准系统，如图5所示，所述的系统包括原子频率标准仪、激光器、光隔离器、光学斩波器、扩束器、参考探测器、示波器、待校准的光源频闪测试仪；

所述的原子频率标准仪，分别为光学斩波器、频率计提供稳定的频率参考信号，提高测量精度；

所述的激光器可根据不同的需求进行设置，用于产生激光光源；

所述的光隔离器，所述的光隔离器，用于减少激光器输出的光反射回激光器本身，保护激光器并同时减少光信号的扰动影响校准结果，实现减少光功率的扰动变化；

所述的光学斩波器，用于将连续光信号变为某一频率下特定占空比的光信号；

所述的扩束器，用于对输出光信号的光束进行放大处理，增大光斑直径，降低功率密度；

所述的参考探测器，用于对扩束器输出的光信号进行光电转换输出到示波器上，示波器对光信号进行测量、数值显示，记下该数值；所述的参考探测器的频带宽度大于输出光信号的频带宽度。

利用所述的待校准的光源频闪测试仪替换所述的参考探测器、示波器，即将扩束器输出的光信号输入待校准的光源频闪测试仪，通过调整光源频闪测试仪使得显示数值与示波器显示的数值一致，完成校准。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。