基于氮化镓铝的多波段紫外辐照度测量装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开一种基于氮化镓铝的多波段紫外辐照度测量装置，涉及测量技术领域；该紫外辐照计包括紫外探测器，前置放大电路，可编程波段选择运算电路，Ａ／Ｄ转换模块和ＭＣＵ微处理器，探测器内封装了三个不同紫外波段响应的氮化镓铝（ＡｌＧａＮ）灵敏元Ａ、Ｂ和Ｃ，分别用于三个不同紫外波段紫外线辐照强度的测量；ＭＣＵ微处理器的信号输入端连接Ａ／Ｄ转换模块，其控制输入端连接键盘，其控制输出端连接可编程波段选择运算电路的控制输入端，其显示输出端连接ＬＣＤ显示器；用于根据键盘的指令对可编程波段选择运算电路进行波段选择的控制和将Ａ／Ｄ转换模块输出的数字信号进行计算、修正、标定，得到辐照度数据并将其送ＬＣＤ显示器显示。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及测量技术，特别是涉及一种能够对UVA波段、UVB波段和UVC波段以及整个UV波段的紫外辐射进行测量的辐照计的测量技术。
技术介绍
传统的紫外辐照计大多采用紫外增强型硅光二极管作为探测器，接受紫外辐射，进行测量；或者是在普通硅光二极管前面加一层荧光材料，由紫外线激发荧光材料发出可见光，再通过硅光二极管接受光信号，进行紫外辐射的测量。第一种方案，硅光二极管的光谱响应峰值在可见光区，在探测器前须加上多层的滤光片以减小(或者说是消除)可见光及红外光对测量结果的影响，如果要对测量的UV波段进行选择的话，则需要加带宽不同的滤光片(UVA、UVB或UVC波段)，这不但增加了成本，而且探测器头部体积较笨重，并且由于滤波片的误差积累，测量的精度较差。第二种方案，由于荧光材料稳定性较差，且仅有某一波长范围的紫外光照射才发光，精度更是难以保证。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的缺陷，本技术所要解决的技术问题是提供一种操作方便，多波段，高精度，低成本，探测器头部体积小、结构简单的基于氮化镓铝的多波段紫外辐照度测量装置。为了解决上述技术问题，本技术所提供的一种基于氮化镓铝的多波段紫外辐照度测量装置，包括一紫外探测器，探测器内封装了三个不同紫外波段响应的氮化镓铝(AlGaN)基灵敏元A、B和C，分别用于三个不同紫外波段紫外线辐照强度的测量； 三前置放大电路，分别连接三个不同紫外波段响应的灵敏元的输出端，用于灵敏元测量信号的前置放大；一可编程波段选择运算电路，其输入端分别连接三灵敏元的前置放大电路的输出端，用于选择不同紫外波段的测量信号；一A/D转换模块，其输入端连接可编程波段选择运算电路的输出端，用于测量信号的A/D转换；一MCU微处理器，其信号输入端连接A/D转换模块，其控制输入端连接键盘，其控制输出端连接可编程波段选择运算电路的控制输入端，其显示输出端连接LCD显示器；用于根据键盘的指令对可编程波段选择运算电路进行波段选择的控制和将A/D转换模块输出的数字信号进行计算、修正、标定，得到辐照度数据并将其送LCD显示器显示。进一步地，所述灵敏元A只对UVA波段(340nm-365nm)的紫外辐射响应。进一步地，所述灵敏元B只对UVB波段(280nm-320nm)的紫外辐射响应。进一步地，所述灵敏元C只对UVC波段(250nm-290nm)的紫外辐射响应。进一步地，在所述可编程波段选择运算电路中测量UVB信号采用UVB与UVC相减的减法电路得到，从而提高UVB波段的测量精度。利用本技术提供的基于氮化镓铝的多波段紫外辐照度测量装置，由于采用氮化镓铝(AlGaN)基紫外探测器，通过对探测器输出信号的调理，就能够实现UVA、UVB和UVC波段以及整个UV波段的紫外辐射测量，不像传统的探测器需要匹配滤光片来实现波段的选择，所以克服了一般传统的紫外照度计的一系列问题，如匹配准确性难以控制，使用多种滤光片使体积增大，某些光谱难以滤掉等等问题，因此其体积小、操作简单、精度高。本技术的有益效果1)氮化镓铝(AlGaN)基紫外探测器量子效率高、噪声低、响应速度快、光谱响应峰值在紫外波段，具有较高的灵敏度。此外，由于它对波长大于365nm的可见光和红外光不响应，不需另加滤光片就能直接用来测量紫外线辐照强度，因此可以得到较高的测量精度。2)传统的紫外辐照计只能测量一个波段(例如UVA波段)的紫外辐射，其测量范围具有单一性。而本紫外辐照计采用了一个具有三光敏元的探测器，该探测器内封装了三个不同紫外波段响应的灵敏元，三个灵敏元分别只对UVA、UVB和UVC波段的紫外辐射响应，对三个灵敏元分别输出的信号进行运算调理，可以得到比较精确的UVA、UVB和UVC波段以及整个UV波段的紫外辐射。3)传统的紫外辐照计是通过在探测器前面加滤光片来减小或消除可见光及红外光对测量结果的影响，也是通过匹配探测器前面的滤光片来实现测量波段范围的选择。而本基于氮化镓铝的多波段紫外辐照度测量装置不需要加滤光片就能消除可见光及红外光对测量结果的影响，就能选择测量的波段范围。使用氮化镓铝(AlGaN)基紫外探测器，省去了滤光片，减小了紫外辐照计的体积，使之便于携带，增加了仪器的可靠性，提高了测量的精度，同时，能够实现多个波段的紫外辐射的测量。该辐射照度装置可以广泛用于工业、农业、医疗、科研等对紫外辐射测量的领域。附图说明图1是本技术实施例的基于氮化镓铝的多波段紫外辐照度测量装置原理示意框图；图2是本技术实施例基于氮化镓铝的多波段紫外辐照度测量装置AlGaN探测器内部结构图；图3是本技术实施例探测器内的灵敏元A对UVA的响应曲线图；图4是本技术实施例探测器内的灵敏元B对UVB的响应曲线图；图5是本技术实施例探测器内的灵敏元C对UVC的响应曲线图； 图6是本技术实施例基于氮化镓铝的多波段紫外辐照度测量装置的前置放大电路原理图；图7是本技术实施例基于氮化镓铝的多波段紫外辐照度测量装置的可编程波段选择运算电路图；图8是本技术实施例基于氮化镓铝的多波段紫外辐照度测量装置的A/D转换与MCU控制电路原理图；图9是本技术实施例基于氮化镓铝的多波段紫外辐照度测量装置MCU微处理器的程序流程图。具体实施方式以下结合附图说明对本技术的实施例作进一步详细描述，但本实施例并不用于限制本技术，凡是采用本技术的相似结构及其相似变化，均应列入本技术的保护范围。如图1所示，本技术实施例所提供的一种基于氮化镓铝的多波段紫外辐照度测量装置，包括一紫外探测器，探测器内封装了三个不同紫外波段响应的灵敏元A、B和C，分别用于三个不同紫外波段紫外线辐照强度的测量；三前置放大电路，分别连接三个不同紫外波段响应的灵敏元的输出端，用于灵敏元测量信号的前置放大；一可编程波段选择运算电路，其输入端分别连接三灵敏元的前置放大电路的输出端，用于选择不同紫外波段的测量信号；一A/D转换模块，其输入端连接可编程波段选择运算电路的输出端，用于测量信号的A/D转换；一MCU微处理器，其信号输入端连接A/D转换模块，其控制输入端连接键盘，其控制输出端连接可编程波段选择运算电路的控制输入端，其显示输出端连接LCD显示器；用于根据键盘的指令对可编程波段选择运算电路进行波段选择的控制和将A/D转换模块输出的数字信号进行计算、修正、标定，得到辐照度数据并将其送LCD显示器显示。当太阳光照射时，基于氮化镓铝的多波段紫外辐照度测量装置按照用户选择的所需测量的紫外波段开始工作，太阳光照射到三灵敏元紫外探测器上，紫外探测器由于其可见光和红外光抑制比很高，所以仅接收太阳的紫外辐射，产生微小的光电流，由于探测器有三个光敏元，所以会产生三路输出信号(也即三路微小的光电流输出)。微小的光电流分别经过三路前置放大电路的放大，转化为电压信号，电压信号输入到可编程波段选择运算电路中。可编程波段选择运算电路由MCU控制，MCU根据键盘的指令要求发送控制命令给可编程波段选择运算电路，以确定辐照计的工作波段。按键提供了四个可选波段UVA、UVB和UVC波段以及整个UV波段。工作波段确定后，可编程波段选择运算电路输出的模拟信号经过A/D转换模块转化为数字信号，数字信号输入到MCU本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于氮化镓铝的多波段紫外辐照度测量装置，其特征在于，包括：一紫外探测器，探测器内封装了用于３４０ｎｍ－３６５ｎｍ紫外波段响应的氮化镓铝基灵敏元Ａ、用于２８０ｎｍ－３２０ｎｍ紫外波段响应的氮化镓铝基灵敏元Ｂ和用于２５０ｎｍ－２９０ ｎｍ紫外波段响应的氮化镓铝基灵敏元Ｃ；三前置放大电路，分别连接三个不同紫外波段响应的灵敏元的输出端，用于灵敏元测量信号的前置放大；一可编程波段选择运算电路，其输入端分别连接三灵敏元的前置放大电路的输出端，用于选择不同紫外波段 的测量信号；一Ａ／Ｄ转换模块，其输入端连接可编程波段选择运算电路的输出端，用于对测量信号的Ａ／Ｄ转换；一ＭＣＵ微处理器，其信号输入端连接Ａ／Ｄ转换模块，其控制输入端连接键盘，其控制输出端连接可编程波段选择运算电路的控制输入端 ，其显示输出端连接ＬＣＤ显示器；用于根据键盘的指令对可编程波段选择运算电路进行波段选择的控制和将Ａ／Ｄ转换模块输出的数字信号进行计算、修正、标定，得到辐照度数据并将其送ＬＣＤ显示器显示。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：庄松林，瑚琦，顾铃娟，苏锦文，侯建伟，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：实用新型
国别省市：31[中国|上海]