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致东光电D8校准原理及方法


关于 D8 准确度偏差的解释及校准 SOP
准确度偏差原因
1、Xe-lamp 、 我们采用的氙灯为日本滨松光子(Hamamastu),该种氙灯的光谱特性、稳定 性及使用寿命等技术参数最接近测量反射率的要求。但所有氙灯光强的稳定性都 是有范围的,尽管相对于其它很多灯源它已经很好了。其稳定性可以参考我们提 供的 manual 英文版 P46 页,截图如下:

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可以看出,氙灯的绝对光强值的不稳定性在±0.5%以内。 2、WAR 计算原理 、 D8 测试反射率的原理如下式所示。其中:P—光谱仪数得的光子数(即光强 值),R — 反射率(其中白板反射率经过第三方校准,为测量的基准)。 同等条件下,电池片和校准板测量时符合下列公式: P 电池片/R 电池片 = P 校准板 /R 校准板 3、偏差原因 、 当代入氙灯光强度 P 的偏差 进入

上述公式中进行计算,会发现反射率 WAR 测试绝对值会出现一个线性的偏差, 即 :

?P ? P ? *0.5% ? 电池片 R电池片 = ? 电池片 × R白板 或 R电池片 = ? ×R ? ? ? ? P *0.5% ? 白板 ? P 白板 ? ? ? 白板 ?
因此不难解释,两台 D8 测试仪出现反射率测量值偏差的原因,当其中一台 D8 的氙灯绝对光强发生偏移,测量结果也就发生了变化。 所有基于积分球设计的反射仪都会遇到这样的问题,若要避免这样的问题, 反射仪的设计方案就需改成分光式设计,即将白光分成各种单色光进行单光谱扫

测,目前市面上有两款类似的设计,但价格都过百万,而且由于要分光,所以测 试单次时间需要八到十分钟,仅仅适合实验室使用,不适合工业上使用。 除此之外,D8 机台的环境温度,湿度,氙灯电流的变化,机器的振动等等也 都会影响到测量的稳定性。这些不稳定的因素最终都会或多或少地影响到测量出 来的结果。这里需要说明的是,氙灯光强的不稳定性最多是±0.5%,这是现在氙 灯现在的生产加工工艺决定的。没办法用一个更加具体的值来衡定。在一个时期 内,这个值可以小到±0.01%,但在使用过程中也可能达到±0.5%,这个值是不好随 时监控的。

校准办法
氙灯及其其它不可避免因素会导致测量结果的变化。幸运的是:由测试原理可以 看出,WAR%与测试光强值之间存在的是线性关系,这为我们排除此类影响提供了理 论上的可能,我们可以通过修正硬件或者软件方法来将偏差弥补回来。目前我们卖出 的近三百台 D8 都是通过这种方法进行准确值修正(尚德、晶澳、天合及英利等大客户 都采用这种办法)。 1、硬件上。通过调整标准白板的高度对测量值进行修正。理论上来说,上调标准 白板,使白板表面靠近积分球口,测量出来的 WAR 会相应偏低。相反,下调标准白 板,使白板表面远离积分球口测量出来的 WAR 会相应升高。(使用的工具为内六角扳 手。) 一定要注意的是调整过程中不能将标白调得过多。因为当标白表面高于积分球口 时在转动导轨时会撞坏机构,刮伤标准白板。 但硬件修正的难度较高而且较麻烦,因此不建议使用该种办法。 2、软件上。可以通过以下方法对测量光强进行修正,进而修正测量值 WAR%。 其中 A、B、C 均为光强修正系数,其中 C 可以修正小范围光强波动,如光强稳定性偏 差 等。A 及 B 可以修正大范围光强波动,

如氙灯接近使用寿命所引起的光强值大幅变化等等。 打开 D8 软件-进入工程师模式-Option-Offset/Alarm-,弹出如下窗口:

默认的 OFFSET 值

将 War 上对应的 C 值从 0 改为偏差值。例如测得的 WAR 原来为 3%,现在为 3.4%, 多了 0.4%,则将该项从 0 改为‘-0.4’(如下图所示)。相反,如果原来为 3%,现在 为 2.7%,相对原来少了 0.3%,则将该项修改为‘0.3’.记得方框内打勾。改完点 OK。再点 FILE-SAVE-OK 保存。修改完毕。

修改 OFFSET 值

保存 Recipe

注意其它部份不要随便修改,保持原来的值即可。 建议先使用一片刚清洗完的单晶片,在空气中放足四小时后,画上测试方框,拿 到其中一台 D8 上测出值后,拿到另外一台 D8 上量测,对偏差值进行修补,建议 一段时间做一次。当标准片寄到后,以标准片进行 WAR%绝对值的修补。

校准步骤: 校准步骤:
实际测量时,是通过测量标准灰板和 Sample 的反射能量,利用对比公式 P(sample)/ R(sample) = P 标准板 / R 标准板 ( ) 来计算 Sample 的反射率。灰板长时间暴露在外部环境中,其实际反射率会出现变 化,所以灰板需要定时的对其进行校准。 校准的目的是用计量院校准的标准白板 来对标准灰板进行测量,得到灰板的实际反射率。 其实际校准操作步骤如下: 1. 进入 Engineer mode(工程师模式)下修改各参数为校准参数: Hardware 中 Background (MM)=110 , 做背光测量的位置) (D8 做背光测量的位置) Reference(MM)= 12 为计量院大白板) (校准时 Renference 为计量院大白板)

Job done(MM)=0 (D8 测量完成后回归的位置 测量完成后回归的位置) Other 中的点击 Refernce 进入,调取和大白板序号相同的 Reference 文件。 此机器的 Reference 文件为 1101-4.ref 。 通过最上面一行的 Hardware 进入 Mapping 界面 修改 Mapping 中的 Offset Value = -13 。 上述参数设置好后,点击 File 中保存。 提示是否保存时 点击 OK 或者 YES。 2. 进入 Operator Mode(线上操作模式),点击 操作界面中的 Sart ,进行测量。 观察所测结果是否符合标准,如果符合标准,进入测量文件保存文件夹 默认为 D:/Date 中调取最后所测的结果 (格式为 text+时间.asc 文件)。 把调取的文件进行复制,粘贴操作后,进行重命名,默认为 Grey.ref ,切记 Reference File 格式为 .ref 。把 grey.ref 文件复制到 D8 文件目录中,默认为: C:\Program Files\Raditech\D8-4\D8 Ref file 中。 3. 进入 Engineer Mode 修改参数为测量时的参数: Background (MM)=110 , 做背光测量的位置) (D8 做背光测量的位置) Reference(MM)= 67 (测量时 Renference 为计量院大白板) 为计量院大白板) Job done(MM)=0 (D8 测量完成后回归的位置 测量完成后回归的位置) Other 中的点击 Refernce 进入,调去 2 步骤中的 Grey.ref 文件。 通 过 最 上 面 一 行 的 Hardware 进 入 Mapping 界 面 修 改 Mapping 中 的 OffsetValue = 134 。 上述参数设置好后,点击 File 中保存。 提示是否保存时 点击 OK 或者 YES。 进入 Operator Mode 后,校准步骤完成,就可以进行平时的测量操作。


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