LED温度特性的测试
2007年3月
第18卷 第1期照明工程学报
Z HAOMING GONGC HE NG XUEB AO Mar. 2007
Vol 18 No 1
LED 温度特性的测试
梅 毅 陈郁阳 袁 川 刘木清
(复旦大学电光源研究所,上海 200433)
摘 要:本文介绍了对多种型号LED 在不同环境温度条件下色度参数的测试过程。通过分析实验数据,总结了LED 输出光通、色温等受环境温度影响的变化规律,并讨论了LED 温度测试过程需要注意的问题。关键词:LED;光通量;相关色温;色坐标;温度特性
Measurement of LEDs Temperature Characteristics
Mei Yi Chen Yuyang Yuan Chuan Liu Muqing
(Fudan Unive rsity De p a rtment of Light Source and Illuminatin g Enginee rin g ,Shangha i 200433)
Abstract
The paper introduces the measure ment process of various types of LE Ds temperature characteristics.B y analyzing the results,a conclusion of relationship between LEDs chromatic parameters and ambient temperature is given.And some consideration during LED measurement is discussed.
Key words :LED;luminous flux;correlated color temperature;chromaticity coordinate;temperature characteristic
1 引言
发光二极管(Light E mitting Diodes,LED)是一种能发光的半导体二极管,当注入PN 结的少数载流子与多数载流子复合时,就会发光,是一种直接把电能转化为光和辐射能的发光器件。其相对白炽灯等传统光源具有功耗小、寿命长、体积小、重量轻、工作电压低、发光响应时间短,光色纯等一系列特性。LED 目前已广泛应用在指示灯、显示屏、交通信号灯等诸多领域。随着高效、大功率LED 技术的不断突破,LED 将有可能成为未来应用广泛的新型光源。
LED 光源是一个温度依赖性较强的光源。温度的浮动可能会导致光输出的显著变化和发光峰值波长的漂移等现象。因此,对LED 温度特性的测试是十分有意义的。随着LED 产业飞速发展并逐步进入照明领域,对大功率LED 温度特性进行测量更具有极为重要的现实意义。
本文利用复旦大学电光源研究所设计开发的颜
色分析仪以及LED 驱动电路,对不同颜色与不同功率LED 在宽温度范围内光通量的变化进行测试并对实验结果进行分析讨论。
2 实验
2 1 LED 温度测试装置
LED 温度测试系统由恒温箱、积分球、驱动电路、LED 光源、温度计、光谱仪、颜色分析软件组成。系统框图如图1所示。
图1 LED 测量系统框图
LED 驱动电路由可调电源模块PT6304与功率运
放MXL1013组成恒流源,向LED提供稳定的工作电流。被测光源选用1W、0 06W共8种型号LED。具体分类如表1所示。
积分球选用内径100mm的型号以适应恒温箱内腔体积,LED安装底座固定在积分球中轴支架上。恒温箱分别采用赛欧公司的DHG9023A台式鼓风干燥箱与海尔公司的DB100LTB冷柜作为控温设备。因为恒温箱自带温度监控器显示的是箱内平均温度,为了更准确地监测LED工作时的环境温度,使用带探头的温度计置于LED附近以便实时监测并调整LED工作时的环境温度。
表1 测试用LED分类表
编号光色外形功率
1白大功率型封装1W
2红大功率型封装1W
3绿大功率型封装1W
4蓝大功率型封装1W
5黄草帽型封装0 06W
6红草帽型封装0 06W
7绿草帽型封装0 06W
8蓝草帽型封装0 06W
光谱仪采用复旦大学电光源研究所自行开发的多通道快速在线光谱测试仪,其采样时间可根据待测信号强弱进行调整,增加了动态范围与测量精度。入射光线经过光栅分光,由CCD探测器得到各波长对应谱线强度,并将光谱数据输出至PC机。PC机内经过定标的颜色分析软件根据接收到的光谱数据计算被测光源光通、色温、色坐标等色度参数。
2 2 LED驱动电路
本实验采用的大功率LED正常工作时需要的额定电流为350mA,小功率LED额定电流为20mA。因此使用可调电源模块P T6304设计恒流源电路作为LED驱动电路。PT6304是一种高效、宽输入范围、紧凑直插封装的可调电压源模块。通过附加外围电路可以将其作恒流源使用。通常情况下,可调电源模块可以监视并调整其输出电压,以保证其可调管脚上的电压值稳定在1 25V。基于P T6304这种工作原理,外加反馈电路使电源输出模块的输出电流与可调管脚电压相关联以达到恒流的目的。
具体地,LED驱动电路中采用如图1所示原理图设计。因为PT6304可调管脚(Adj)处电压稳定在1 25V,故运放MXL1013反向输入端电压为:
根据运放特性,其正向输入端电压也应为V。
图2 LED驱动恒流源电路原理图
由此可得传感电阻器Rsense上的电流(也即负载上电流)为
V
R sense
。也就是说通过选择适当的
R1
R2
、R sense电阻值便可以在负载电阻上得到相应的恒定电流。本实验通过调整R1,R2和R sen se阻值为LE D提供350m A或20m A的驱动电流。
2 3 实验过程与实验结果
实验中将LED光源接入驱动电路并放进积分球,再把积分球置于恒温箱内。分别测量LE D处于25!室温,零下40!低温,70!高温时的光通输出。得到输出光通量数据经过归一化处理后如图3,图4所示。同时测定各LE D在设定环境温度下相关色温,色坐标的数据,所得结果如表2,表3所示。
图3 1至4号LED在设定温度下相对输出光通
3 结论
由实验结果可以发现:在恒流驱动条件下,被测LED输出光通随环境温度升高而下降,下降幅度因LED型号而异。这是因为基于目前的半导体制造技术,LED输入功率中大约80%至85%的能量通过热传导方式散发出去,而不能像白炽灯一样的辐射
18照明工程学报2007年3月
图4 5至8号LED在设定温度下相对输出光通散热。这样LED的稳定性便很容易受自身散热及环境温度影响。随环境温度升高,LED相对色温除白光色温升高外均有所降低。同时,LED发光波长也受到影响,除蓝光LED的波长随环境温度的升高而向短波方向漂移外其他则向长波方向漂移,改变量约为0 05nm K。这是LE D输出光谱相对能量分布随温度改变之故。
在实验中为了准确测定数据,需要注意如下几点:
首先,实验中认为温度计示数即为LED环境温度,故而要求温度计探头摆放位置尽量靠近LED,
表2 各LED在设定温度条件下相对色温(单位:K)
12345678 -40!10587821820220806197881312985461862 25!11981813806420728156277611918263027 70!13015804765320535135277711013188885
表3 各LED在设定温度条件下色坐标
12345678
-40!0 2793,0 27290 7007,0 29760 1505,0 71470 1143,0 12560 5532,0 44470 7104,0 30190 0988,0 51590 1361,0 0515 25!0 2729,0 27740 7029,0 29610 1685,0 68700 1159,0 11160 5937,0 41310 7229,0 29660 1002,0 54070 1354,0 0583
70!0 2679,0 27450 7042,0 29360 1884,0 69850 1192,0 09950 6133,0 38490 7197,0 29430 1148,0 55860 1343,0
0650
图5 1号至8号LED在设定温度下色坐标变化趋势注:箭头方向代表温度变化从-40!至70!
但又不能过多地受LED自身热量影响。
其次,当LED刚点亮时,结温会随能量的消耗而增加进而影响输出光通,这需要几秒钟或几分钟的时间才能使输出达到热平衡。具体的点灯稳定时间因LED型号与测试环境而异。为了便于比对,实验中统一测量设定环境温度下点灯一分钟后的数据。
另外,实验目的是比较输出光通量相对值,故无需关心光通量实际大小。只需假定常温下输出光通为100%,测量高低温条件下光通相对值即可。
19
第18卷第1期梅 毅等:LED温度特性的测试
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(上接第12页)
5 4 不同气候地区采用天然光照明的节能效果差异很大。在供冷为主导的地区采用天然光照明有着更大的节能潜力,而在严寒地区由于天然光照明对供暖能耗的负面影响较大,其节能潜力较小。
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中国照明学会召开2007年第一次理事长办公会议中国照明学会2007年第一次理事长办公会议于1月23日上午在中国照明学会会议室召开。会议的主要议程是:传达中国科协七届二次全委会精神;汇报前一阶段的工作情况;讨论研究近期主要工作等。会议由王锦燧理事长主持。
会议首先由刘世平秘书长传达了于1月16~18日召开的中国科协七届二次全委会会议精神。会议强调,要把学习领会和贯彻中央领导关于科协工作的指示精神作为学会当前和今后一个时期的重要任务,并结合学会实际和今年度的工作,提高认识,努力工作,争取把学会工作做得更好,以优异的成绩迎接党的十七大胜利召开。
会议对学会今年将要开展的几项主要工作进行了讨论与研究:
1 做好中国照明学会成立20周年纪念活动的各项工作,并决定组成学会成立20周年活动筹备领导小组,会议还确定了各项具体活动的主要负责人。
2 继续做好CIE第26届大会的各项准备工作,并对我国内地代表注册所涉及的一些问题和大会志愿者招募工作进行了商讨。
3 为适应当前照明事业的发展需要,会议同意做好有关分支机构设置的筹备工作,并确定了相关的负责单位与人员。
会议还对其他工作进行了商讨。
20照明工程学报2007年3月
测试系统的特性
第4章测试系统的特性 一般测试系统由传感器、中间变换装置和显示记录装置三部分组成。测试过程中传感器将反映被测对象特性的物理量（如压力、加速度、温度等）检出并转换为电信号，然后传输给中间变换装置；中间变换装置对电信号用硬件电路进行处理或经A/D变成数字量，再将结果以电信号或数字信号的方式传输给显示记录装置；最后由显示记录装置将测量结果显示出来，提供给观察者或其它自动控制装置。测试系统见图4-1所示。 根据测试任务复杂程度的不同，测试系统中每个环节又可由多个模块组成。例如，图4-2所示的机床轴承故障监测系统中的中间变换装置就由带通滤波器、A/D变换器和快速傅里叶变换（Fast Fourier Transform，简称FFT）分析软件三部分组成。测试系统中传感器为振动加速度计，它将机床轴承振动信号转换为电信号；带通滤波器用于滤除传感器测量信号中的高、低频干扰信号和对信号进行放大，A/D变换器用于对放大后的测量信号进行采样，将其转换为数字量；FFT分析软件则对转换后的数字信号进行快速傅里叶变换，计算出信号的频谱；最后由计算机显示器对频谱进行显示。 要实现测试，一个测试系统必须可靠、不失真。因此，本章将讨论测试系统及其输入、输出的关系，以及测试系统不失真的条件。 图4-1 测试系统简图 图4-2 轴承振动信号的测试系统
4.1 线性系统及其基本性质 机械测试的实质是研究被测机械的信号)(t x （激励）、测试系统的特性)(t h 和测试结果)(t y （响应）三者之间的关系，可用图4-3表示。 )(t x )(t y )(t h 图4-3 测试系统与输入和输出的关系 它有三个方面的含义： （1）如果输入)(t x 和输出)(t y 可测，则可以推断测试系统的特性)(t h ； （2）如果测试系统特性)(t h 已知，输出)(t y 可测，则可以推导出相应的输入)(t x ； （3）如果输入)(t x 和系统特性)(t h 已知，则可以推断或估计系统的输出)(t y 。 这里所说的测试系统，广义上是指从设备的某一激励输入（输入环节）到检测输出量的那个环节（输出环节）之间的整个系统，一般包括被测设备和测量装置两部分。所以只有首先确知测量装置的特性，才能从测量结果中正确评价被测设备的特性或运行状态。 理想的测试装置应具有单值的、确定的输入/输出关系，并且最好为线性关系。由于在静态测量中校正和补偿技术易于实现，这种线性关系不是必须的（但是希望的）；而在动态测量中，测试装置则应力求是线性系统，原因主要有两方面：一是目前对线性系统的数学处理和分析方法比较完善；二是动态测量中的非线性校正比较困难。但对许多实际的机械信号测试装置而言，不可能在很大的工作范围内全部保持线性，只能在一定的工作范围和误差允许范围内当作线性系统来处理。 线性系统输入)(t x 和输出)(t y 之间的关系可以用式（4-1）来描述 )()(...)()()()(...)()(0111101111t x b dt t dx b dt t x d b dt t x d b t y a dt t dy a dt t y d a dt t y d a m m m m m m n n n n n n ++++=++++------ （4-1） 当n a ，1-n a ，…，0a 和m b ，1-m b ，…，0b 均为常数时，式（4-1）描述的就是线性系统，也称为时不变线性系统，它有以下主要基本性质： （1）叠加性 若 )()(11t y t x →，)()(22t y t x →，则有
检测系统的基本特性
第２章 检测系统的基本特性 2.1 检测系统的静态特性及指标 2.1.1检测系统的静态特性 一、静态测量和静态特性 静态测量：测量过程中被测量保持恒定不变（即dx/dt=0系统处于稳定状态）时的测量。 静态特性（标度特性）：在静态测量中，检测系统的输出－输入特性。 n n x a x a x a x a a y +++++= 332210 例如：理想的线性检测系统： x a y 1= 如图2-1-1(a)所示 带有零位值的线性检测系统：x a a y 10+= 如图2-1-1(b)所示 二、静态特性的校准（标定）条件――静态标准条件。 2.1.2检测系统的静态性能指标 一、测量范围和量程 1、 测量范围：（x min ，x max ） x min ――检测系统所能测量到的最小被测输入量（下限） x max ――检测系统所能测量到的最大被测输入量（上限）。 2、量程： min max x x L -= 二、灵敏度S dx dy x y S x =??=→?)( lim 0 串接系统的总灵敏度为各组成环节灵敏度的连乘积 321S S S S = 三、分辨力与分辨率 1、分辨力：能引起输出量发生变化时输入量的最小变化量min x ?。 2、分辨率：全量程中最大的min x ?即min max x ?与满量程L 之比的百分数。 四、精度（见第三章） 五、线性度e L max .. 100%L L F S e y ?=± ? max L ?――检测系统实际测得的输出－输入特性曲线（称为标定曲线）与其拟合直线之
间的最大偏差 ..S F y ――满量程（F.S.）输出 注意：线性度和直线拟合方法有关。 最常用的求解拟合直线的方法：端点法 最小二乘法 图2-1-3线性度 a.端基线性度； b.最小二乘线性度 四、迟滞e H %100. .max ??= S F H y H e 回程误差――检测系统的输入量由小增大（正行程），继而自大减小（反行程）的测试 过程中，对应于同一输入量，输出量的差值。 ΔHmax ――输出值在正反行程的最大差值即回程误差最大值。 迟滞特性 五、稳定性与漂移 稳定性：在一定工作条件下，保持输入信号不变时，输出信号随时间或温度的变化而出 现缓慢变化的程度。 时漂： 在输入信号不变的情况下，检测系统的输出随着时间变化的现象。 温漂： 随着环境温度变化的现象（通常包括零位温漂、灵敏度温漂）。 2.2 检测系统的动态特性及指标 动态测量：测量过程中被测量随时间变化时的测量。 动态特性――检测系统动态测量时的输出－输入特性。 常用实验的方法： 频率响应分析法――以正弦信号作为系统的输入；
第三章 测试系统的基本特性
第三章 测试系统的基本特性 （一）填空题 1、某一阶系统的频率响应函数为1 21)(+= ωωj j H ，输入信号2 sin )(t t x =，则输出信号)(t y 的频率为= ω，幅值= y ，相位= φ。 2、试求传递函数分别为5.05.35 .1+s 和2 22 4.141n n n s s ωωω++的两个环节串联后组成的系统 的总灵敏度。为了获得测试信号的频谱，常用的信号分析方法有、 和 。 3、当测试系统的输出)(t y 与输入)(t x 之间的关系为)()(00t t x A t y ?=时，该系统能实现 测试。此时，系统的频率特性为=)(ωj H 。4、传感器的灵敏度越高，就意味着传感器所感知的越小。5、一个理想的测试装置，其输入和输出之间应该具有 关系为最佳。 （二）选择题1、 不属于测试系统的静特性。 （1）灵敏度 （2）线性度（3）回程误差（4）阻尼系数 2、从时域上看，系统的输出是输入与该系统 响应的卷积。（1）正弦 （2）阶跃 （3）脉冲 （4）斜坡 3、两环节的相频特性各为)(1ωQ 和)(2ωQ ，则两环节串联组成的测试系统，其相频特性 为 。 （1）)()(21ωωQ Q （2）)()(21ωωQ Q +（3）) ()() ()(2121ωωωωQ Q Q Q +（4）) ()(21ωωQ Q ?4、一阶系统的阶跃响应中，超调量 。 （1）存在，但<5％（2）存在，但<1（3）在时间常数很小时存在 （4）不存在 5、忽略质量的单自由度振动系统是 系统。（1）零阶 （2）一阶 （3）二阶 （4）高阶 6、一阶系统的动态特性参数是 。 （1）固有频率 （2）线性度 (3)时间常数（4）阻尼比 7、用阶跃响应法求一阶装置的动态特性参数，可取输出值达到稳态值 倍所经过的
温度传感器的温度特性测量实验
温度传感器的温度特性测量实验 【目的要求】 测量PN结温度传感器的温度特性；测试PN结的正向电流与正向电压的关系（指数变化规律）并计算出玻尔兹曼常数。 【实验仪器】 FD-ST-TM温度传感器温度特性实验模块（需配合FD-ST系列传感器测试技术实验仪）含加热系统、恒流源、直流电桥、Pt100铂电阻温度传感器、NTC1K热敏电阻温度传感器、PN结温度传感器、电流型集成 温度传感器AD590、电压型集成温度传感器LM35、实验插接线等）。 【实验原理】 “温度”是一个重要的热学物理量，它不仅和我们的生活环境密切相关，在科研及生产过程中，温度的变化对实验及生产的结果至关重要，所以温度传感器应用广泛。温度传感器是利用一些金属、半导体等材料与温度相关的特性制成的。常用的温度传感器的类型、测温范围和特点见下表。
PN结温度传感器 1．测试PN结的Vbe与温度变化的关系，求出灵敏度、斜率及相关系数 PN结温度传感器是利用半导体PN结的结电压对温度依赖性，实现对温度检测的，实验证明在一定的电流通过情况下，PN结的正向电压与温度之间有良好的线性关系。通常将硅三极管b、c极短路，用b、e 极之间的PN结作为温度传感器测量温度。硅三极管基极和发射极间正向导通电压Vbe一般约为600mV （25℃），且与温度成反比。线性良好，温度系数约为℃,测温精度较高，测温范围可达-50——150℃。缺点是一致性差，互换性差。 通常PN结组成二极管的电流I和电压U满足（1）式
[] 1/-=kT qU S e I I （1） 在常温条件下，且1/??KT qU e 时，（7）式可近似为 kT qU S e I I /= （2） （7）、（8）式中: T 为热力学温度 ； Is 为反向饱和电流； 正向电流保持恒定条件下，PN 结的正向电压U 和温度t 近似满足下列线性关系 U=Kt+Ugo （3） （3）式中Ugo 为半导体材料参数，K 为PN 结的结电压温度系数。实验测量如下图。图中用恒压源串接51K 电阻使流过PN 结的电流近似恒流源。 2.玻尔兹曼常数测定 PN 结的物理特性是物理学和电子学的重要基础之一。模块通过专用电路来测量研究PN 结扩散电流与结电压的关系，证明此关系遵循指数变化规律，并准确的推导出玻尔兹曼常数（物理学的重要常数之一）。 由半导体物理学可知，PN 结的正向电流——电压关系满足式（1），式（1）中，I 是通过PN 结的正向电流，I S 是不随电压变化的常数（漏电流）。T 是热力学温度。e 是电子的电荷量，U 为PN 结正向压降。由于在常温（300K ）时KT/e ≈，而PN 结正向压降约为几百毫伏，则exp(eU/KT)>>1,则式（1）中-1项可忽略，于是有： kT qU S e I I /= (2) 即：PN 结正向电流随正向电压按指数规律变化。如测出PN 结I-U 关系值，则利用式（1）可以求出e/KT 。在测得实际温度T 后就可以得到e/K 常数，把电子电荷量代入即可求得玻尔兹曼常数K 。 在实际测量中，二极管的PN 结I-U 关系虽也满足指数关系，但求得的K 往往偏小，这是因为通过二极管电流一般包括三个成分：[1]扩散电流，它严格遵循式（8）；[2]耗尽层复合电流，它正比于exp(eU/2KT);[3]表面电流，它是由Si 和SiO 2界面中杂质引起的。其值正比于exp(eU/mKT),一般m>2。因此为了准确的推导出K ，不宜采用二极管，而采用硅三极管，且接成共基极电路。因为此时三极管C 和B 短接，C 极电流仅仅是扩散电流，复合电流主要在B 极中出现。这样测量E 极电流就能得到满意的结果。 【实验内容】 为电子电量， C q ;10602.119-?=为玻尔兹曼常数，K J k /10381.123-?=
测试系统的基本特性
第4章测试系统的基本特性 4．1 知识要点 4.1.1测试系统概述及其主要性质 1.什么叫线性时不变系统？ 设系统的输入为x (t )、输出为y (t )，则高阶线性测量系统可用高阶、齐次、常系数微分方程来描述： )(d )(d d )(d d )(d 01111t y a t t y a t t y a t t y a n n n n n n ++++--- )(d )(d d )(d d )(d 01111t x b t t x b t t x b t t x b m m m m m m ++++=--- （4-1） 式（4-1）中，a n 、a n -1、…、a 0和b m 、b m -1、…、b 0是常数，与测量系统的结构特性、输入状况和测试点的分布等因素有关。这种系统其内部参数不随时间变化而变化，称之为时不变（或称定常）系统。既是线性的又是时不变的系统叫做线性时不变系统。 2.线性时不变系统具有哪些主要性质？ （1）叠加性与比例性：系统对各输入之和的输出等于各单个输入的输出之和。 （2）微分性质：系统对输入微分的响应，等同于对原输入响应的微分。 （3）积分性质：当初始条件为零时，系统对输入积分的响应等同于对原输入响应的积分。 （4）频率不变性：若系统的输入为某一频率的谐波信号，则系统的稳态输出将为同一频率的谐波信号。 4.1.2测试系统的静态特性 1.什么叫标定和静态标定？采用什么方法进行静态标定？标定有何作用？标定的步骤有哪些？ 标定：用已知的标准校正仪器或测量系统的过程。 静态标定：就是将原始基准器，或比被标定系统准确度高的各级标准器或已知输入源作用于测量系统，得出测量系统的激励－响应关系的实验操作。 静态标定方法：在全量程范围内均匀地取定5个或5个以上的标定点（包括零点），从零点开始，由低至高，逐次输入预定的标定值（称标定的正行程），然后再倒序由高至低依次输入预定的标定值，直至返回零点（称标定的反行程），并按要求将以上操作重复若干次，记录下相应的响应－激励关系。 标定的主要作用是：确定仪器或测量系统的输入－输出关系，赋予仪器或测量系统分度
LED温度特性的测试
2007年3月 第18卷 第1期照明工程学报 Z HAOMING GONGC HE NG XUEB AO Mar. 2007 Vol 18 No 1 LED 温度特性的测试 梅 毅 陈郁阳 袁 川 刘木清 (复旦大学电光源研究所,上海 200433) 摘 要:本文介绍了对多种型号LED 在不同环境温度条件下色度参数的测试过程。通过分析实验数据,总结了LED 输出光通、色温等受环境温度影响的变化规律,并讨论了LED 温度测试过程需要注意的问题。关键词:LED;光通量;相关色温;色坐标;温度特性 Measurement of LEDs Temperature Characteristics Mei Yi Chen Yuyang Yuan Chuan Liu Muqing (Fudan Unive rsity De p a rtment of Light Source and Illuminatin g Enginee rin g ,Shangha i 200433) Abstract The paper introduces the measure ment process of various types of LE Ds temperature characteristics.B y analyzing the results,a conclusion of relationship between LEDs chromatic parameters and ambient temperature is given.And some consideration during LED measurement is discussed. Key words :LED;luminous flux;correlated color temperature;chromaticity coordinate;temperature characteristic 1 引言 发光二极管(Light E mitting Diodes,LED)是一种能发光的半导体二极管,当注入PN 结的少数载流子与多数载流子复合时,就会发光,是一种直接把电能转化为光和辐射能的发光器件。其相对白炽灯等传统光源具有功耗小、寿命长、体积小、重量轻、工作电压低、发光响应时间短,光色纯等一系列特性。LED 目前已广泛应用在指示灯、显示屏、交通信号灯等诸多领域。随着高效、大功率LED 技术的不断突破,LED 将有可能成为未来应用广泛的新型光源。 LED 光源是一个温度依赖性较强的光源。温度的浮动可能会导致光输出的显著变化和发光峰值波长的漂移等现象。因此,对LED 温度特性的测试是十分有意义的。随着LED 产业飞速发展并逐步进入照明领域,对大功率LED 温度特性进行测量更具有极为重要的现实意义。 本文利用复旦大学电光源研究所设计开发的颜 色分析仪以及LED 驱动电路,对不同颜色与不同功率LED 在宽温度范围内光通量的变化进行测试并对实验结果进行分析讨论。 2 实验 2 1 LED 温度测试装置 LED 温度测试系统由恒温箱、积分球、驱动电路、LED 光源、温度计、光谱仪、颜色分析软件组成。系统框图如图1所示。 图1 LED 测量系统框图 LED 驱动电路由可调电源模块PT6304与功率运
智能温度测量系统
智能温度测量系统 Company number：【WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-
基于单片机的智能温度测量系统设计 摘要 传统检测温度的方法是用模拟温度传感器。信号经取样、放大后通过模数转换，再交给单片机处理。这种方法经过众多器件，易受干扰、不易控制且精度不高。本文介绍了一种基于单片机的智能温度测量系统，系统主要通过对单总线可编程温度传感器DS18B20的特性及其工作原理进行了分析、研究，显示模块由两位一体的共阳数码管和两个9012组成。并以AT89C51单片机为开发平台，通过相应的软、硬件设计开发出具有实用价值的智能温度测量系统。该测温系统能取得并显示8点的温度数据，可直接应用在一些需要测量温度的场合。 本设计的多点温度测量系统由单片机、温度传感器、显示电路、通信模块共4个模块组成。本文对以上四个部分的软硬件设计作了详细的阐述，介绍了核心芯片的选型，外围电路的连接，芯片与芯片之间的连接电路，程序设计方法和相应的软件程序。本系统结构简单，抗干扰能力强，适合于恶劣环境下进行现场温度测量，有广泛的应用前景。 关键词单片机；温度传感器；共阳数码管
Based on single-chip microcomputer intelligent temperature measurement system design Abstract Traditional testing temperature method is to use simulated temperature sensor. Signal by sampling, amplification, then delivered by frequency-field SCM processing. This method after numerous device, easy interference, not easy to control and the precision is not high. This paper introduces a kind of intelligent temperature measurement based on single-chip microcomputer system, mainly through single bus programmable temperature sensor DS18B20 characteristic and work principle are studied and the display module consists of two one of Yang digital tubes and two 9012 composition. And with AT89C51 for development platform, and through the corresponding software and hardware design develop practical intelligent temperature measuring system. The temperature measuring system can obtain and display the 8 o 'clock temperature data, which can be directly applied in some requires measuring temperature occasion. This design of multi-point temperature measuring system by single-chip microcomputer, temperature sensors, display circuit, communication module totally 5 module. In this paper, the design of the software and hardware above five parts for detail, introduces the core chip periphery, circuit connection, chip and cmos circuit connection between, program design method and the corresponding software programs. This system structure is simple, strong anti-
测试系统的特性
第四章测试系统的特性 本章学习要求 1.建立测试系统的概念 2.了解测试系统特性对测量结果的影响 3.了解测试系统特性的测量方法 §4.1 测试系统概论 测试系统是执行测试任务的传感器、仪器和设备的总称。当测试的目的、要求不同时，所用的测试装置差别很大。简单的温度测试装置只需一个液柱式温度计，而较完整的动刚度测试系统，则仪器多且复杂。本章所指的测试装置可以小到传感器，大到整个测试系统。 在测量工作中，一般把研究对象和测量装置作为一个系统来看待。问题简化为处理输入量x(t)、系统传输特性h(t)和输出y(t)三者之间的关系。 图4.1-2 系统、输入和输出 1)当输入、输出能够测量时(已知)，可以通过它们推断系统的传输特性。 2)当系统特性已知，输出可测量，可以通过它们推断导致该输出的输入量。 3)如果输入和系统特性已知，则可以推断和估计系统的输出量。 4.1.1 对测试系统的基本要求 理想的测试系统应该具有单值的、确定的输入－输出关系。对于每一输入量都应该只有单一的输出量与之对应。知道其中一个量就可以确定另一个量。其中以输出和输入成线性关系最佳。许多实际测量装置无法在较大工作范围内满足线性要求，但可以在有效测量范围内近似满足线性测量关系要求。 4.1.2线性系统及其主要性质 若系统的输入x(t)和输出y(t)之间的关系可以用常系数线性微分方程来描述 a n y(n)(t)+a n-1y(n-1)(t)+…+a1y(1)(t)+a0y(0)(t) = b m x(m)(t)+b m-1x(m-1)(t)+b1x(1)(t)+b0x(0)(t)
其中a0，a1，…，an和b0，b1，…，bm均为常数，则称该系统为线性定常系统。一般在工程中使用的测试装置、设备都是线性定常系统。 线性定常系统有下面的一些重要性质： ☆叠加性 系统对各输入之和的输出等于各单个输入所得的输出之和，即 若 x1(t) → y1(t)，x2(t) → y2(t)。。 则 x1(t)±x2(t) → y1(t)±y2(t) ☆比例性 常数倍输入所得的输出等于原输入所得输出的常数倍，即 若 x(t) → y(t)。。 则 kx(t) → ky(t) ☆微分性 系统对原输入信号的微分等于原输出信号的微分，即 若 x(t) → y(t)。。 则 x’(t) → y’(t) ☆积分性 当初始条件为零时，系统对原输入信号的积分等于原输出信号的积分，即若 x(t) → y(t)。。 则∫x(t)dt →∫y(t)dt ☆频率保持性 若系统的输入为某一频率的谐波信号，则系统的稳态输出将为同一频率的谐波信号，即 若 x(t)=Acos(ωt+φx)。。 则 y(t)=Bcos(ωt+φy) 线性系统的这些主要特性，特别是符合叠加原理和频率保持性，在测量工作中具有重要作用。例如，在稳态正弦激振试验时，响应信号中只有与激励频率相同的成分才是由该激励引起的振动，而其它频率成分皆为干扰噪声，应予以剔除。 §4.2测试系统的静态响应特性
压力传感器温度特性的测试设备的制作方法
本技术公开了一种压力传感器温度特性的测试装置，包括底板，所述底板的上侧对称设有与其固定连接的第一支撑杆，所述第一支撑杆远离底板的一端设有工作箱，所述工作箱与第一支撑杆滑动连接，所述工作箱由左右两个箱体组成，所述底板上设有第二支撑杆，所述工作箱的一侧对称设有与其固定连接的L形杆，所述L形杆的一端设有传动块。本技术的优点在于将测试装置设置为一个箱体，通过在箱体内加设加热装置对压力传感器的周围环境进行加热，同时通过电脑控制加热装置的工作，使得整个测试装置连接的较为紧密，通过传输装置对压力传感器的数据进行传输，并通过显示器读取，使得测试的结果更为精确，用时更短，同时基本实现自动化。 技术要求
1.一种压力传感器温度特性的测试装置，包括底板（1），其特征在于，所述底板（1）的上侧对称设有与其固定连接的第一支撑杆（2），所述第一支撑杆（2）远离底板（1）的一端设有工作箱（3），所述工作箱（3）与第一支撑杆（2）滑动连接，所述工作箱（3）由左右两个箱体组成，所述底板（1）上设有第二支撑杆（4），所述工作箱（3）的一侧对称设有与其固定连接的L形杆（7），所述L形杆（7）的一端设有传动块（6），所述传动块（6）水平方向的侧壁上设有螺纹孔，所述螺纹孔中插设有转动杆（5），所述转动杆（5）与螺纹孔螺纹连接，所述转动杆（5）上设有第二齿轮（9），所述工作箱（3）内设有加热箱（10），所述加热箱（10）的上端侧壁和下端侧壁均设有第一开口，所述加热箱（10）内设有多个环形加热圈，所述加热箱（10）的两端对称设有与其固定连接的电极块（11），所述电极块（11）与加热圈连接，所述电极块（11）远离加热箱（10）的一端设有与其固定连接的插头（12），所述加热箱（10）的上侧设有卡环（19），所述卡环（19）内设有滑槽，所述滑槽中插设有与其滑动连接的环形杆（22），所述工作箱（3）的上端侧壁和下端侧壁均设有第二开口，所述工作箱（3）的下侧对称设有与其固定连接的连接块（23），所述连接块（23）相向的一侧设有限位槽，两个所述连接块（23）之间设有连接板（24），所述连接板（24）的水平方向上对称设有滑孔，其中中一个滑孔中插设有与其滑动连接的第一限位杆（25），另一个滑孔中插设有与其滑动连接的第二限位杆（26），所述第一限位杆（26）与第一限位杆（25）插设在限位槽中并与其卡接连接。 2.根据权利要求1所述的一种压力传感器温度特性的测试装置，其特征在于，所述第二支撑杆（4）的上端设有电动机，所述电动机的输出轴通过联轴器连接有转动轴，所述转动轴上设有第一齿轮（8），所述第一齿轮（8）位于第二齿轮（9）的一侧，所述第一齿轮（8）与第二齿轮（9）啮合连接。 3.根据权利要求1所述的一种压力传感器温度特性的测试装置，其特征在于，所述工作箱（3）的两侧对称设有与其固定连接的负极板（14）和正极板（15），所述插头（12）与负极板（14）和正极板（15）均通过电线（13）连接，所述正极板（15）上设有多个控制开关（16），所述控制开关（16）上设有第一数据线（17），所述第一数据线（17）的另一端设有电脑（18）。
第3章习题 测试系统的基本特性
第3章习题 测试系统的基本特性 一、选择题 1.测试装置传递函数H （s ）的分母与（ ）有关。 A.输入量x （t ） B.输入点的位置 C.装置的结构 2.非线形度是表示定度曲线（ ）的程度。 A.接近真值 B.偏离其拟合直线 C.正反行程的不重合 3.测试装置的频响函数H （j ω）是装置动态特性在（ ）中的描述。 A ．幅值域 B.时域 C.频率域 D.复数域 4.用常系数微分方程描述的系统称为（ ）系统。 A.相似 B.物理 C.力学 D.线形 5.下列微分方程中（ ）是线形系统的数学模型。 A.225d y dy dx t y x dt dt dt ++=+ B. 22d y dx y dt dt += C.22105d y dy y x dt dt -=+ 6.线形系统的叠加原理表明（ ）。 A.加于线形系统的各个输入量所产生的响应过程互不影响 B.系统的输出响应频率等于输入激励的频率 C.一定倍数的原信号作用于系统所产生的响应，等于原信号的响应乘以该倍 数 7.测试装置能检测输入信号的最小变化能力，称为（ ）。 A.精度 B.灵敏度 C.精密度 D.分辨率 8.一般来说，测试系统的灵敏度越高，其测量范围（ ）。 A.越宽 B. 越窄 C.不变 9.测试过程中，量值随时间而变化的量称为（ ）。 A.准静态量 B.随机变量 C.动态量 10.线形装置的灵敏度是（ ）。 A.随机变量 B.常数 C.时间的线形函数 11.若测试系统由两个环节串联而成，且环节的传递函数分别为12(),()H s H s ，则该系统总的传递函数为（ ）。若两个环节并联时，则总的传递函数为（ ）。
测试装置的基本特性
第二章测试装置的基本特性 本章学习要求 1.建立测试系统的概念 2.了解测试系统特性对测量结果的影响 3.了解测试系统特性的测量方法 为实现某种量的测量而选择或设计测量装置时，就必须考虑这些测量装置能否准确获取被测量的量值及其变化，即实现准确测量，而是否能够实现准确测量，则取决于测量装置的特性。这些特性包括静态与动态特性、负载特性、抗干扰性等。这种划分只是为了研究上的方便，事实上测量装置的特性是统一的，各种特性之间是相互关联的。系统动态特性的性质往往与某些静态特性有关。例如，若考虑静态特性中的非线性、迟滞、游隙等，则动态特性方程就称为非线性方程。显然，从难于求解的非线性方程很难得到系统动态特性的清晰描述。因此，在研究测量系统动态特性时，往往忽略上述非线性或参数的时变特性，只从线性系统的角度研究测量系统最基本的动态特性。 2.1 测试系统概论 测试系统是执行测试任务的传感器、仪器和设备的总称。当测试的目的、要求不同时，所用的测试装置差别很大。简单的温度测试装置只需一个液柱式温度计，而较完整的动刚度测试系统，则仪器多且复杂。本章所指的测试装置可以小到传感器，大到整个测试系统。 玻璃管温度计 轴承故障检测仪 图2.1-1 在测量工作中，一般把研究对象和测量装置作为一个系统来看待。问题简化为处理输入量x(t)、系统传输特性h(t)和输出y(t)三者之间的关系。常见系统分析分为如下三种情况： 1)当输入、输出能够测量时(已知)，可以通过它们推断系统的传输特性。－系统辨识 2)当系统特性已知，输出可测量，可以通过它们推断导致该输出的输入量。－系统反求 3)如果输入和系统特性已知，则可以推断和估计系统的输出量。－系统预测 图2.1-2 系统、输入和输出 2.1.1 对测试系统的基本要求 理想的测试系统应该具有单值的、确定的输入－输出关系。对于每一输入量都应该只有单一的输出量与之对应。知道其中一个量就可以确定另一个量。其中以输出和输入成线性关系最佳。许多实际测量装置无法在较大工作范围内满足线性要求，但可以在有效测量范围内近似满足线性测量关系要求。一般把测试系统定常线性系统考虑。 2.1.2 线性系统及其主要性质 若系统的输入x(t)和输出y(t)之间的关系可以用常系数线性微分方程来描述 a n y(n)(t)+a n-1y(n-1)(t)+…+a1y(1)(t)+a0y(0)(t) = b m x(m)(t)+b m-1x(m-1)(t)+b1x(1)(t)+b0x(0)(t) (2.1-1)