摘  要：利用快门法研制的脉冲式太阳模拟器辐照不均匀性的测试系统，利用多个探测单元同时测量，一次闪光即可完成不均匀度的测试。本文给出了该测试系统的总体框图、硬件总体框图和软件总体逻辑图。 

       辐照不均匀性（又称不均匀度）是太阳模拟器的一项主要技术指标。比如，在太阳电池阵测试时，如果太阳模拟器的辐照不均匀，则被测试的电池阵接收的辐照也不均匀。如果不均匀度超过一定的限制，则会影响电池阵输出特性的变化。即，这时的伏安曲线与电池阵在接收自然光照时的曲线不一样，与电池阵实际工作曲线有差异。对于经过串联和并联单体电池组成的太阳电池阵，每一个串联电路输出的电流取决于光照最弱的那一只单体电池，这样一个弱斑将影响这一串电路的输出，此时的测试将无实际意义。因此，研究和研制太阳模拟器辐照不均匀度测试系统对太阳模拟器的设计、加工、验收和检定都有着重要的意义。  

       目前，国内外测量辐照不均匀度的方法有机械扫描法、光迹追踪法和修正法，但这些方法都不能满足闪光时间仅为1ms左右的脉冲式太阳模拟器辐照不均匀的测试要求。针对上述情况，本文在对国内外太阳模拟器辐照不均匀性的研究理论和测量方法进行广泛调研、深入分析的基础上，采用快门法完成系统的设计工作。本测试系统利用脉冲式太阳模拟器的一次闪光即可完成辐照不均匀度的测试。  

       1  总体设计 

       系统的硬件主要由电源系统、控制单元、探测单元和键盘显示器系统等几部分组成，如图1所示。其中，电源系统是为了保证系统和各个分系统持续稳定工作所必需的；控制单元主要完成控制单元与探测单元之间、控制单元与计算机之间、控制单元与键盘显示器之间、探测单元与探测单元之间协调一致的工作，进行数据的收发、分析、处理、存储，执行键盘命令、上传测试结果等；探测单元主要负责发现信号、测量信号、并将信号的大小（即测量结果）上传给控制单元；键盘显示系统是人机对话的通道，我们通过键盘对系统的运行状态进行干预、系统通过液晶显示LCD或显示器向上级汇报运行状态与测试结果。

       控制单元和探测单元的软件部分通过C语言来编写，计算机的软件部分通过LabVIEW来实现。而系统或分系统之间的信息通道是RS232或S485串行接口来承担。

       2   硬件设计

       2.1   控制单元

       控制单元由中央处理器、数据存储器、时钟电路和串口扩展电路等几部分组成，如图2所示。其中采用价格低、功耗低、应用灵活方便的89C52作为中央处理器；采用具有4k存储空间的带有I2C总线的24C04作为数据存储器，存储修正斜率和修正因子等掉电需要保护的数据；采用涓流充电式时钟芯片DS1302作为时钟电路，记录每次测量的时；利用译码器74HC139和三态门组建成串口扩展电路，将89C52的一个全双工串行通讯口扩展成三个，通过电平转换电路分别完成与上位机（计算机）、键盘显示系统和探测单元的通讯。

       2.2   探测单元

       探测单元是由16个子系统组成。每个子系统除了通讯地址不同外，其余的设计都是一样的，都具有光电转换功能、温度转换功能、采样保持功能、模数转换功能和串行通信功能等。相应的电路模块包括光电转换电路、温度转换电路、采集保持电路、模数转换电路、CPU控制器以及通讯接口等几部分组成,如图3所示。