《建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)綜合實驗》 教案 3-42光電照度計

光電照度計光電照度計外觀如REF_Ref12891\h圖1所示。最基本的照度計是由硒光電池和微電流計組成的，如REF_Ref12859\h圖2所示。硒光電池是把光能直接轉(zhuǎn)換為電能的光電元件。當光線照射到光電池上面時，入射光透過金屬薄膜到達硒半導(dǎo)體層和金屬薄膜的分界面上，在界面上產(chǎn)生光電效應(yīng)，光電位差的大小與光電池受光表面的照度有一定的比例關(guān)系。這時如果接上外接電路，就會有電流通過，并且可以從微安表上指示出來。光電流的大小取決于入射光的強弱和回路中的電阻。圖1照度計產(chǎn)品外觀圖2硒光電池照度計原理圖1—金屬底板；2—硒層；3—分界面；4—金屬薄膜；5—集電環(huán)照度計的分類按光電轉(zhuǎn)換器件來區(qū)分，主要有硒（硅）光電池和光電管照度計。其照度值有數(shù)字顯示或指示針指示兩種。無論何種照度計均由光度探頭、測量或轉(zhuǎn)換線路以及示數(shù)儀表等組成。為了使照度測量更趨精確，對照度計和光電電池有以下要求：1.線性度照度計的響應(yīng)度是探測器光電流或電壓的輸出值與入射光通量之比。在理想情況下，此比值與光通量輸入水平的高低無關(guān)，即輸出與輸入線性相關(guān)。在測量范圍內(nèi)，照度計的讀數(shù)要與投射到光電池的受光面上的光通量成正比。也就是說，用光電流示值與光電池受光面的照度為兩個坐標畫一張圖，它們的關(guān)系應(yīng)當是一條直線。硒光電池的線性度的好壞，除了光電池本身的品質(zhì)外，主要取決于示數(shù)儀表外電路的電阻和受光量；外電路電阻越小，照度越低，線性度越好。2.光譜的靈敏度光的計量是以“平均人眼”共有的光譜光視覺效率V（λ）特性為基礎(chǔ)的。因此，用于物理測光的光探測器也必須具有與V（λ）一致的光譜靈敏度。但是常用光電池的相對光譜靈敏度與V（λ）曲線都有相當大的偏差，如REF_Ref4334\h圖3所示。采用硅光電池的光譜靈敏度得到的峰值在可見光V（λ）曲線的峰值附近，這就造成了在測量光譜能量分布不同的光源，特別是測量非連續(xù)光譜的氣體放電燈產(chǎn)生的照度時，會出現(xiàn)較大的誤差。所以，精密照度計都要給光電池匹配一個合適的顏色玻璃濾光器，構(gòu)成顏色校正光電池。它的光譜靈敏度與光通量V（λ）曲線的相符程度越好，照度測量的精度越高。圖3光電池的相對靈譜靈敏度與V（λ）曲線的比較3.余弦修正當光源由傾斜方向照射到光電池表面時，光電流輸出應(yīng)當符合余弦法則，即這時的照度應(yīng)等于光線垂直入射時的法線照度與人射角余弦的乘積。但是，由于光電池表面的鏡面反射作用，在人射角較大時，會從光電池表面反射掉一部分光線，致使光電流小于上面所說的正確數(shù)值。為了修正這一誤差，通常在光電池上外加一個均勻漫透射材料的余弦校正器，這種光電池組合稱為余弦校正光電池?，F(xiàn)代照度計常用的光探測器有兩種：一種是硒光電池，另一種是硅光電池。硅光電池也叫太陽能電池，它的光電轉(zhuǎn)換效率高，對紅外波段的長波輻射很敏感；但是其光譜靈敏度的峰值仍在可見光范圍的光譜光效率V（λ）峰值附近，因此也適于測光。專門測光用的硅光電池靈敏度很高，在溫度變化和長時間曝光條件