新型光电测色仪稳定性研究及方法改进

　　随着我国工农业生产的发展,颜色已经成为评定许多产品质量的重要指标,现有分光光度计和光电积分式两大类颜色测量方法。分光光度计是通过测量物体的光谱辐亮度因数或光谱透射比,再利用CIE推荐的标准照明体的光谱功率分布和标准观测者光谱三刺激值,经积分计算出物体颜色的三刺激值和色度坐标,其测量精度高,稳定性好,但价格昂贵。光电积分式测色仪是利用3个或4个经过滤色器校正的探测器模拟CIE标准观测者,通过计算得出物体颜色三刺激值。对于不需要配色的行业来说,测量速度快、易携带、廉价且具有一定精度和稳定性的光电式测色仪往往能满足其要求。

　　在实际的工业生产过程中,光电积分式测色仪的应用最为广泛,但稳定性差降低了工作效率。稳定性主要取决于光电探测器及数据处理系统。光电探测器是信号源,其稳定性直接影响到系统的稳定性;数据处理系统是通过对信号进行软硬件补偿,来提高系统稳定性,达到国家一级品要求,从而提高工作效率。故本文通过对光电探测器及数据处理系统的改进研究,从而提高了系统的稳定性。

　　1测色仪的组成和基本原理

　　1.1测色仪组成[1, 2]

　　测色仪由光源系统、探测系统和数据处理系统3大模块组成。光源系统采用寿命长且符合D65光源的卤钨灯;探测系统由硅光电池和模拟人眼色觉特性的滤色器组成;数据处理系统包括对采集信号A/D(模/数)、信号放大、数字滤波及MCU(microcontrollerunit)运算处理和显示打印等输出。光电积分式测色仪的测头由光源系统及探测系统组成,即光电积分式测色仪的测头由卤钨灯、滤色器、硅光电池、隔热玻璃、凸透镜、通光筒、挡板、积分球等组成。测色仪测量范围为380~780 nm的可见光。

　　1.2测色仪基本原理[1]

　　根据色度学原理,光电积分式测色仪的光源、光学系统和探测系统的总体光谱响应特性应符合D65光源10°视场下的卢色条件:

　　式中Kx,Ky,Kz为与波长无关的常数,

　　S(λ)为仪器所用的标准光源光谱功率分布,

　　S65(λ)为标准照明体D65的相对光谱功率分布,

　　τx,τy,τz为仪器特定滤色器的光谱透射比,

　　γ(λ)为仪器探测器的相对光谱响应度,

　为10°视场补充标准色度观察者光谱三刺激值,如图1所示。

　　2测色仪稳定性因素的分析

　　2.1光电积分式测头

　　光电积分式测头由照明光源、滤色器、硅光电池、隔热玻璃、凸透镜、通光筒、挡板、积分球等组成[2],影响系统稳定性的因素有。