Разработка и исследование спектрометрического программно-аппаратного комплекса для анализа светоизлучающих диодов

• Автор: Кострин, Дмитрий Константинович
• Шифр специальности: 05.11.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 130 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

1. АППАРАТУРА И МЕТОДЫ ДЛЯ СПЕКТРОМЕТРИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ СВЕТОИЗЛУЧАЮЩИХ ДИОДОВ

1.1. Современное развитие аппаратуры для спектрометрического исследования светоизлучающих диодов

1.1.1. История развития спектроскопических методов исследования

1.1.2. Классификация спектральных приборов

1.1.3. Современные приборы для спектрометрических исследований

1.2. Общие вопросы цветовых измерений при исследовании светоизлучающих диодов

1.2.1. Основные принципы описания цвета

1.2.2. Цвет в физике и физиологии
1.2.3. Цветовое пространство и функции сложения цветов
1.2.4. Колориметрические системы
1.3. Основные выводы по главе
2. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ АППАРАТНОЙ ЧАСТИ СПЕКТРОМЕТРИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА
2.1. Разработка аппаратной части спектрометрического комплекса
2.1.1. Выбор оптической схемы и разработка оптического
модуля спектрометра
2.1.2. Разработка электронного блока спектрометра
2.1.3. Разработка модуля охлаждения фотоприемника
2.2. Исследование аппаратной части спектрометрического комплекса с целью повышения его метрологических характеристик

2.2.1. Исследование линейности светосигнальной характеристики ФПЗС
2.2.2. Исследование светосигнальной характеристика ФПЗС в области больших световых потоков
2.2.3. Влияние интерференции в поверхностном слое ФПЗС
на метрологические параметры спектрометров
2.2.4. Влияние изгибов оптического волокна
на колориметрические измерения
2.3. Основные выводы по главе
3. РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОЙ ЧАСТИ
СПЕКТРОМЕТРИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА
3.1. Основные функции программы Aspect
3.2. Фильтрация шумов ФПЗС с помощью программы Aspect
3.3. Калибровка спектрометрического комплекса по длинам волн
3.4. Реализация колориметрических измерений в программе Aspect.
3.5. Обнаружение и компенсация ложных спектральных линий
3.6. Основные выводы по главе
4. АНАЛИЗ ПАРАМЕТРОВ СВЕТОИЗЛУЧАЮЩИХ ДИОДОВ СПЕКТРОМЕТРИЧЕСКИМИ МЕТОДАМИ
4.1. Коррекция спектральной характеристики прибора
4.2. Исследование воспроизводимости результатов колориметрических измерений
4.3. Подбор близких по цветовым характеристикам белых светодиодов для систем освещения
4.4. Исследование светодиодов ИК диапазона
4.5. Основные выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
АЦП - аналого-цифровой преобразователь
ИК - инфракрасный (например, ИК диапазон излучения)
МК - микроконтроллер
МКО - Международная комиссия по освещению МС - микросхема
ОЗУ - оперативное запоминающее устройство
ПЗС - прибор с зарядовой связью
ПК - персональный компьютер
ПЛМ - программируемая логическая матрица
ПО - программное обеспечение
СИД - светоизлучающий диод
УФ - ультрафиолетовый (например, УФ диапазон излучения) ФД - фотодиод ФП - фотоприемник
ФПЗС - фотоприемник с зарядовой связью ЭВМ - электронная вычислительная машина

Подставив в формулы (1.9) значения коэффициентов из (1.8), получим формулы перехода из системы RGB в систему XYZ:
г' = 2.3646х' - 0.8965y-0.4681z';
g’ = -0.5152х' + 1,4264/+0.0888z’; (1.11)
Ъ' = 0.0052У - 0.0144/ + 1.0092z'.
Для получения коэффициентов обратного преобразования необходимо разрешить систему (1.11) относительно неизвестных х у и z1, считая известными г', g', b'. Получим:
х' = 0.4900И+0.3100g'+0.20006’;
У = 0.1770г'+0.8124g'+0.0106b'; (1.12)
z'= O.OOOOr'+0.001 Og'+0.99006'.
Следует, обратить внимание на одно немаловажное обстоятельство. Известно, что в обеих системах смешение одинакового количества основных стимулов дает белый равноэнергетический цвет. Чтобы уравнять яркость белого в обеих системах, в системе XYZ вводят дополнительный множитель а. Если принять яркость единичного красного стимула за единицу, то для единичного белого цвета в системе RGB получим 1 + 4.5907 + 0.0601= 5.6508. В
системе XYZ яркость единичного белого цвета равна единице, отсюда
а = 5.6508. Чтобы согласовать формулы перехода из системы RGB в систему XYZ нужно все коэффициенты в формулах (1.11) разделить на а. Для согласования обратных формул перехода нужно все коэффициенты в формулах (1.12) умножить на а.
1.3. Основные выводы по главе
Наиболее перспективными для анализа параметров СИД являются малогабаритные спектрометры, построенные по схеме полихроматора с использованием вогнутой дифракционной решетки в качестве диспергирующего устройства и ФПЗС как приемника сигнала. Самый удобный способ ввода излучения в такой прибор осуществляется с помощью кварцевого оптического волокна.