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多功能紫外线传感器研究报告

理学院应用物理学张开庆李明明张艳新

摘要：近年来大量化学物质破坏了大气层中的臭氧层，导致到达地球的紫外

线强度增加，皮肤癌发病率增加，使人们外出又多了一重安全隐患。多功能紫外

测量仪有助于人们随时随地的了解紫外线强度，帮助人们做好紫外线防护，减少

皮肤癌的发病率。该仪器还可用于防晒霜质量检测，为爱美人士增加一层防护伞。

我们对紫外线指数采用分级处理，并数值显示，让人们实时了解紫外线辐射强度。

而且集成了时间显示和温度感应功能以及风速感应功能，还可以实现红外远程遥

控。市场上的这类产品大都体格较大而且功能单一，而我们制作的多功能便携式

紫外线传感器功能多样，体格轻巧，便于携带，必将成为人们日常出行，外出旅

游和野外劳作的不可或缺的宝贝。本文主要介绍仪器原理、主要电子元件、及其

技术各项技术指标，并进一步阐述其应用前景和测量仪的进一步改进（测量仪器

进一步可以通过多个传感器的集成或借助于摄谱仪对整个光谱范围强度测量，可

用于电磁环境的监测和电磁污染的评估。）

关键词：紫外线、温度测量时间显示红外遥控便携式电子集成

1、基本思路

采用体格轻巧反应灵敏的GUVA-S10GD紫外线传感器，我们已经根据产品

参数了解到紫外线传感器的紫外线指数与感应电流几乎成线性关系，而紫外线传

感器产生的电流是nA级别的，一般器件很难感应到这么小的电流我们将在光照

下传感器产生的电流通过AD712放大器将电流放大10^7倍同时转换成电压信

号，将放大后的电压信号通过PCF8591模数转换器转换为数值信号，同时将温

度传感器和时钟芯片产生的数字信号输入单片机，在液晶屏上显示。控制信号采

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用红外发射装置，可同时实现多重显示的相互转换及远程控制。对数字信号进行

编程处理分级，将紫外线系数分为不同的等级，接入二极管实现紫外线等级警示。

当紫外线系数过大时，所接的三极管导通，蜂鸣器将自动报警。

1）技术关键；采用滤光材料不改变紫外线的强度，从而实现对防晒霜质量

的检测，将紫外线传感器微小的电流转换为一般器件能够感知的电压变化，将多

种芯片同时集成在一小块电路板上，实现在同一液晶屏上的多重显示。对阳光的

多次检测和对紫外线传感器的参数分析以便于实现对紫外线的分级处理和分级

显示。

2）主要技术指标：感知紫外线波长范围220-370nm，电压放大倍数

1.14x10^7，温度感知正常范围0-50摄氏度，紫外线分级:很弱,0-0.7弱0.7-1.5

较弱,1.5-2.0一般2.0-2.5强2.5-3.5很强(报警)3.5-4.0极强4.0以上。

2测量原理

技术分析说明：紫外线的测量主要分为感应电流产生，电流放大，数模转换

和单片机处理和液晶显示四个模块，紫外线传感器工作原理光电管在光照射下，

阴极板由于光电效应而电子溢出产生感应电流，光电管产生电流源里如图：

本设计所采用guva-s10gd（220-370）我们可以通过观察紫外线传感器对

不同波长的响应有所不同，但对紫外线波段的光波感应几乎相同，对紫外波段外

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的光几乎不感应，

我们通过计算不同波长响应的值以及不同产生的电流最终得出紫外线指数

（不同波段紫外线波长的紫外线强度乘以对应它在“红斑曲线”上对应的加权值）

输出，下图为紫外线对不同波长紫外线响应情况：

紫外线指数（紫外线指数是指当太阳在天空中的位置最高时到达地球表面的

太阳光线中的紫外线辐射对人体皮肤的可能损伤程度）与电流变化关系如图所

示：

我们可以看出感应电流随紫外线强度大体呈线性关系，这样就对紫外线指数

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的数字输出，而通过太阳过光的光谱曲线可以看出紫外线传感器完全能够实现对

太阳光的紫外线强度的检测，我们可以看出太阳光的中的紫外线波长大体在

220nm-400nm，在紫外线传感器的感光波长范围以内，