视觉与非视觉照度计的研制

发布时间：2020-03-19 06:52

【摘要】：随着光的非视觉生物效应研究的深入,光环境已和人类健康紧密联系在一起。基于目前光的非视觉生物效应和光照度检测的研究,本文设计并开发了一款视觉与非视觉照度计,在满足以往视觉照度检测的功能上,增加非视觉光照度检测功能,并可用于直观评价光环境的非视觉光含量,即分析光环境的健康性。本文的研究内容包括视觉与非视觉照度计的软、硬件设计、蓝牙串口App设计和照度计检测分析四部分。(1)照度计硬件设计:本文采用以Microchip 8位微处理器PIC16F1787作为核心单元,搭配彩色显示和键盘组成的人机交互模块、蓝牙模块、芯片数据存储模块、光强检测模块的硬件设计方案。照度计选用LXD44MQ硅光电池作为光电转换器,视觉探测器和非视觉探测器分别采用QB21*LB9*LB16*LXD44MQ、QB21*LB9*LB16*QB5*LXD44MQ的设计方案。本文选用AD823AR运算放大器设计了6组弱信号前置放大电路,通过3路视觉与3路非视觉采样电路实现量程转换,这种方式能够最大限度地保证信号的真实性。(2)照度计软件设计:本文借助MPLAB X IDE集成开发平台,采用C语言和汇编语言,通过模块化程序设计方式,完成了ADC采样、蓝牙通讯、LCD显示等模块单元的驱动设计。(3)蓝牙串口App设计:基于Android studio开发平台,本文采用Java编程语言设计了一款蓝牙串口App,主要内容包括:蓝牙设备连接、数据接收和显示、数据储存、界面UI设计。(4)照度计检测分析:本文提出了一种以烛光作为参照的非视觉校准方法,通过分析了视觉与非视觉照度计的检测效果,得出结论:此照度计视觉检测误差不超过±5%,换档误差不超过±5%,非视觉占比误差不超过±10%,此功能基本可用于光源非视觉含量的检测。
【图文】：

非视觉,视觉通道,生物钟

图 1.1 人眼与大脑的视觉通道及非视觉通道示意图GCs 的发现引发了光的非视觉生物效应的研究热潮，光的非视可见光中的蓝光成分通过抑制松果体分泌褪黑素、刺激肾上腺分而调节人体生理节律、警觉度和生物钟[2-3]。物钟是人体内部的计时系统，具有调节人体激素以及生理行为的情绪、困乏和警觉性等，如：季节变化、异地时差等现象而导致失调都可以通过内部生物钟来调节。2017 年诺贝尔生理学奖美

曲线,非视觉,暗视觉,生物效应

图 1.2 人眼明视觉、暗视觉、非视觉生物效应曲线对非视觉生物效应的研究以美国、日本、德国等国家为主，这些国家投重点是关于临床医学上光与人体健康之间的关系。利用某种特定的光病进行治疗，如季节性情感障碍（seasonalaffectivedisorder，SAD)[30-32少学者研究光源性质包括：色温、波长、光谱等对人体光生物效应的影响的光源引褪黑素、心率等变化[34-36]，如：Van Bommel 研究发现人采用作为光源较长波长容易引起体温、心率等生理特征发生明显变化[37]。国员也将手机、电脑和平板等电子产品中的 LED 光源作为研究对象，研少年、大学生等人体产生的非视觉生物效应[38-42]。国内对非视觉光生物效应大多以高校或研究所为主，，主要侧重研究 LE体生理健康及学习效率等影响。如重庆大学陈仲林等就道路、隧道、室环境等场所展开过多方面的研究[43-46]。复旦大学居家奇、姚其、林燕丹同光源、照度、色温、低照度彩灯等对非视觉的影响及照明的光生物效[47-49]。华南理工大学研究 LED 在不同调光方式下对人体的影响[50]，同结合生物节律因子评价模型，从 LED 照度及光谱因素研究光对人体的心
【学位授予单位】：南昌大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN722.77;TP311.56;TP332

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