CN100460839C

CN100460839C - 检测紫外光在多个波段的强度的检测器及其方法

Info

Publication number: CN100460839C
Application number: CNB2004100826817A
Authority: CN
Inventors: 邹尚志; 张志清
Original assignee: KAIDING SCIENCE-TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: Lextar Electronics Corp
Priority date: 2004-09-27
Filing date: 2004-09-27
Publication date: 2009-02-11
Anticipated expiration: 2024-09-27
Also published as: CN1755337A

Abstract

一种检测紫外光强度的检测器及其方法。该检测器包含有：多个用来检测多个紫外光波段的紫外光二极管、一用来将该多个紫外光二极管所产生的模拟信号转换成数字信号的模数转换器，以及一用来控制该检测器操作的微控制器。其中每一被检测的紫外光波段至少与另一被检测的紫外光波段重叠，而该微控制器会依据该模数转换器所转换的数字信号，来求出在该多个紫外光波段的各重叠波段的紫外光强度。

Description

检测紫外光在多个波段的强度的检测器及其方法

技术领域

本发明有关于一种紫外光检测器及其检测方法，特别指一种检测紫外光在多个波段的强度的检测器及其方法。

背景技术

请参考图1，图1为常规紫外光检测器10的功能方块图。紫外光检测器10包含有多个滤光片12-18、多个光二极管22、多个放大器24、一模数转换器(Analog to Digital Converter，ADC)26、一处理电路28、一显示器30、一重置按钮32以及一振荡器34。每一滤光片12-18只容许特定波长的光线通过，以滤出光线中落在某一波段内的光线，例如：滤光片14只让波段为UVA的紫外光通过、滤光片16只让波段为UVB的紫外光通过、滤光片18只让波段为UVC的紫外光通过。每一光二极管22的特性是相同的，其会因光的照射而产生相对应的电压信号或电流信号，然而因为滤光片12-18的作用，每一光二极管22只会被特定波段的光线照射到。光二极管22因被光照射后所产生的信号会被传送到对应的放大器24来加以放大，放大之后的信号会被到模数转换器26而转换成能被处理电路28处理的数字信号。处理电路28会依据振荡器34所产生的时钟信号来处理模数转换器26所输出的数字信号，并依据所接收到的数字信号来计算出紫外光在各波段UVA、UVB、UVC的强度，之后再将计算的结果显示在显示器30上。另外，当一使用者按触到重置按钮32后，检测器10会被重置而恢复到初始状态。

然而，因常规的检测器10须有多个的光二极管22与对应数目的滤光片12-18，因此其制造成本较高，且因每个光二极管22皆须有对应的滤光片12-18配合，才能检测出特定波段的紫外光，故其构造及组装亦较复杂。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种结构较精简的紫外光强度检测器，以解决常规紫外光强度检测器的问题。

根据本发明，公开一种检测紫外光在多个波段的强度的方法。该方法包含有：在一预定时间内，利用一紫外光二极管来检测所欲检测的紫外光；在该预定时间内，搜集该紫外光二极管因被紫外光照射后所输入的信号，以求得一紫外光总强度；以及将该紫外光总强度分别乘以每一波段所对应的一固定比例，以计算出紫外光在该多个波段的强度。

本发明另公开一种用来检测紫外光强度的检测器，其包含有：多个紫外光二极管，用来检测多个紫外光波段，以产生对应的模拟信号，其中每一被检测的紫外光波段至少与另一被检测的紫外光波段重叠；一模数转换器，电连接到该多个紫外光二极管，用来将该多个紫外光二极管所产生的模拟信号转换成数字信号；以及一微控制器，电连接到该模数转换器，用来控制该检测器的操作，并依据该模数转换器所转换的数字信号，来求出在该多个紫外光波段的各重叠波段的紫外光强度。

本发明还公开一种检测紫外光在多个波段的强度的方法，该方法包含有：在一预定时间内，利用多个紫外光二极管来分别检测多个紫外光波段，其中每一被检测的紫外光波段至少与另一被检测的紫外光波段重叠；在该预定时间内，分别搜集该多个紫外光二极管因被紫外光照射后所输入的信号，以求得每一被检测波段的紫外光总强度；依据该多个被检测波段的紫外光总强度以及各波段的重叠情形，计算出在该多个紫外光波段的各重叠波段的紫外光强度。

附图说明

图1为常规紫外光检测器的功能方块图。

图2为本发明第一实施例检测器的功能方块图。

图3为图2中紫外光二极管所受的紫外光强度与其所输出的光电压的关系图。

图4为本发明第二实施例检测器的功能方块图。

图5为图4中紫外光二极管所受的紫外光强度与其所输出的光电流的关系图。

图6为图2、图4检测器操作时的流程图。

图7为本发明第三实施例检测器的功能方块图。

图8为本发明第四实施例检测器的功能方块图。

附图符号说明

10、100、200、400、500 检测器

12、14、16、18 滤光片

22 光二极管

24、214、508 放大器

26、112、212、422、522 模数转换器

28 处理电路

30、106、206、416、516 显示器

32、108、208、418、518 重置按钮

34、110、210、420、520 振荡器

102、202、402、404、406、502、504、506 紫外光二极管

104、204、414、514 微控制器

216、510 电流/电压转换器

300-312 流程步骤

具体实施方式

请参考图2，图2为本发明第一实施例检测器100的功能方块图。检测器100包含有一紫外光二极管102、一模数转换器112、一微控制器104、一显示器106、一重置按钮108以及一振荡器110，且彼此电连接在一起，而电压或电流信号可在其间传递。与常规检测器10不同的是，检测器100并无设置有任何的滤光片，而紫外光二极管102所检测的紫外光的波段包含有UVA、UVB以及UVC三个波段。紫外光二极管102会因紫外光的照射而产生相对应的电压信号，而此电压信号为模拟式的信号，之后会经由模数转换器112转换成能被微控制器104处理的数字信号。当微控制器104接收到模数转换器112所输出的数字信号之后，会依据振荡器110所产生的时钟信号来处理所接收到的数字信号，并依据所接收到的数字信号来计算出紫外光在各波段UVA、UVB、UVC的强度，之后再将计算的结果显示在显示器106上。另外，当一使用者按触到重置按钮108后，检测器100会被重置而恢复到一初始状态。

当使用者启动检测器100之后，紫外光二极管102会在一预定时间内检测所欲检测的紫外光，而紫外光二极管102在该预定时间内所输出的信号会先经模数转换器112转换后再由微控制器104搜集起来，以求得在该预定时间内的紫外光总强度。之后，微控制器104会将所求得的紫外光总强度分别乘以每一波段UVA、UVB、UVC所对应的一固定比例，以计算出紫外光在上述波段UVA、UVB、UVC的强度，其中上述的固定比率经由仔细估算后记录在微控制器104的中。举例来说，若紫外光在各波段UVA、UVB、UVC之间的固定比率为0.2:0.5:0.3，而所求得的紫外光总强度等于100mW/cm²的话，则紫外光在各波段UVA、UVB、UVC的强度则会分别为20mW/cm²、50mW/cm²以及30mW/cm²。

需注意的是，因微控制器104依据固定比例来求出紫外光在不同波段的强度，故检测器100非常适合用来检测如日光这种稳定的光源。此外，检测器100的电路结构并不复杂，故可将其内置在不同的装置(如手机、手表)的中，以方便使用者可随时检测当时日光的紫外光强度。

请参考图3，图3为紫外光二极管102所受的紫外光强度与其所输出的光电压的关系图。由图3可知，紫外光二极管102所受的紫外光强度与其所输出的光电压之间有着一对一的关系，故微控制器104可依据这样的关系来计算出紫外光二极管102所受的紫外光强度。

请参考图4，图4为本发明第二实施例检测器200的功能方块图。相似于检测器100，检测器200亦包含有一紫外光二极管202、一模数转换器212、一显示器206、一重置按钮208以及一振荡器210，且它们的功能与紫外光二极管102、模数转换器112、显示器106、重置按钮108以及振荡器110非常相似，故不再赘述。由此前的说明可知，检测器100依据紫外光二极管102因紫外光照射后所产生的光电压来检测出紫外光的强度，然而与检测器100不同的是，检测器200则是依据紫外光二极管202因紫外光照射后所产生的光电流来检测出紫外光的强度。检测器200还包含有一放大器214，紫外光二极管所输出的电流信号会经放大器214放大后传送到电流/电压转换器216，电流信号转成电压信号后传送至模数转换器212，之后模数转换器212会将放大后的电流信号转换成对应的数字信号，并将转换后的数字信号交由微控制器204处理。请参考图5，图5为紫外光二极管202所受的紫外光强度与其所输出的光电流的关系图。由图5可知，紫外光二极管202所受的紫外光强度与其所输出的光电流之间有着一对一的关系，故微控制器204可依据这样的关系，通过将总紫外光强度乘以固定比率，来计算出紫外光二极管202在各个紫外光波段UVA、UVB、UVC所受的紫外光强度。此外，与检测器100一样，检测器200亦非常适合用来检测如日光这种稳定的光源的紫外线强度。

请参考图6，图6为图2、图4检测器100、200操作时的流程图，其流程包含有以下步骤：

步骤300：打开电源，以启动检测器100或200；

步骤302：紫外光二极管102或202接受紫外光照射；

步骤304：紫外光二极管102或202产生光电压或光电流；

步骤306：模数转换器112或212将光电压或光电流的模拟信号转变为数字信号，而检测器200的紫外光二极管202所输出的光电流模拟信号则需先经放大器214放大；

步骤308：微控制器104或204接收数字信号，并在设定的间隔时间内搜集所输入的信号，并在间隔时间结束后，将紫外光二极管102或202的两极接地短路，来平衡紫外光二极管102或202内的电荷，而如此一来，当检测器100或200再次启动时，其检测结果不会因上次的检测而受到影响；

步骤310：微控制器104或204经由方程式计算出间隔时间内的紫外线强度(即依据上述固定比例计算)，并连结内建记忆体相关的讯息，与持续计算紫外线累积量，而将所有资讯传至显示器106或206；以及

步骤312：显示器106或206显示出紫外线强度、相关建议讯息与紫外线累积量；之后继续执行步骤302，直到检测器100或200关闭为止。

请参考图7，图7为本发明第三实施例检测器400的功能方块图。检测器400的功能与检测器100相似，亦是通过紫外光二极管在受紫外光照射后所产生的光电压来检测紫外光强度，其亦包含有一模数转换器422、一显示器416、一重置按钮418以及一振荡器420，而它们功能与检测器100中的模数转换器112、显示器106、重置按钮108以及振荡器110非常相似，故不再赘述。与检测器100最大的不同点在于，检测器400包含有多个用来检测不同紫外光波段的紫外光二极管402、404、406，而其微控制器414计算紫外光在不同波段的强度的方式亦与微控制器104的计算方式有所不同。紫外光二极管402、404、406皆会因被紫外光照射而产生相对的光电压，然而因紫外光二极管402、404、406由不同的材料制成，故其可检测的波段会有所不同，以本实施例为例，紫外光二极管402可检测的波段为UVA、UVB及UVC，紫外光二极管404可检测的波段为UVA及UVB，而紫外光二极管406则只能检测到波段为UVA的紫外光，故三个紫外光二极管402-406可检测的波段具有重叠的波段UVA，而两紫外光二极管402、404可检测的波段则具有另一重叠的波段(UVA+UVB)。当微控制器414在计算紫外光在各波段UVA、UVB、UVC的强度时，先依据紫外光二极管406所输出的光电压信号，来求得在波段UVA内的紫外光强度，之后再依据紫外光二极管404所出的光电压信号求得在波段UVA及UVB的紫外光的总强度，而将在波段UVA及UVB的紫外光总强度减去在波段UVA的紫外光强度，即可求得紫外光在波段UVB的强度。同理，紫外光在波段UVC的强度亦可依据两紫外光二极管402、404所输出的光电压信号来求得。与常规检测器10不同的处，检测器400除了少了滤光片的设置的外，检测器400的每个紫外光二极管402-406由不同的材料制造而成，且其所能检测的紫外光波段会有重叠的部分，而依据所输出的信号，即可求得各重叠波段的紫外光强度。

与检测器100、200相较，检测器400并不是依据固定比例来求出紫外光在不同波段的强度，而是根据各个紫外光二极管402-406所输出的信号来计算出紫外光在不同波段的强度，因此检测器400的使用场合并不限于在检测稳定光源(如：日光)的紫外光强度，而可在较多的场合使用。

请参考图8，图8为本发明第四实施例检测器500的功能方块图。检测器500的功能与检测器400相似，其亦包含有一模数转换器522、一显示器516、一重置按钮518以及一振荡器520，而它们功能与检测器400中的模数转换器412、显示器406、重置按钮408以及振荡器410非常相似，故不再赘述。与检测器400最大的不同点在于，检测器500依据其多个紫外光二极管502、504、506因被紫外光照射而所产生的光电流，来判别紫外光在各波段的强度。紫外光二极管502、504、506由不同的材料制成，其可检测的波段有所不同，以本实施例为例，紫外光二极管502可检测的波段为UVA、UVB及UVC，紫外光二极管504可检测的波段为UVA及UVB，而紫外光二极管506则只能检测到波段为UVA的紫外光，故三个紫外光二极管502-506可检测的波段具有重叠的波段UVA，而两紫外光二极管502、504可检测的波段则具有另一重叠的波段(UVA+UVB)。每一紫外光二极管502-506所输出的电流信号会分别经由一放大器508放大后传送到一电流/电压转换器510，而电流信号被转成电压信号后会传送至模数转换器522，之后模数转换器522会将放大后的电流信号转换成对应的数字信号，并将转换后的数字信号交由微控制器514处理。与图7的微控制器414相同地，检测器500的微控制器514通过判断紫外光二极管502-506的紫外光波段的重叠部分，来求得各重叠波段的紫外光强度。

与在常规的紫外光强度检测器相比较，本发明的紫外光强度检测器可通过单一个紫外光二极管即可求得一稳定光源的紫外光在各波段的强度，其结构更为简单而实用。另外，本发明所公开的检测紫外光强度的方法，亦可通过不同材料的紫外光二极管，来求出其重叠波段的紫外光强度，其应用亦非常广泛。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求所进行的等效变化与修改，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims

1.一种检测紫外光在多个波段的强度的方法，其特征在于，该方法包含有：

在一预定时间内，利用一紫外光二极管来检测所欲检测的紫外光；

在该预定时间内，搜集该紫外光二极管因被紫外光照射后所输入的信号，以求得一紫外光总强度；以及

将该紫外光总强度分别乘以每一波段所对应的一固定比例，以计算出紫外光在该多个波段的强度。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包含有：

在该预定时间结束后，将该紫外光二极管的两极接地。