多通道脉冲分光颜色测量系统

　  颜色测量在国民经济的许多部门有着广泛应用.颜色测量速度和测量精度对提高颜色产品的质量及提高生产率和经济效益都起着决定作用,因此研究开发高精度快速颜色测量仪器,实现颜色的高精度、快速和实时在线检测是势在必行的迫切任务.

　  脉冲氙灯的色温高,强度大,既有利于荧光物体的颜色测量,又有利于较暗物体的颜色测量,因此多通道快速颜色测量系统的照明光源已不采用传统的连续光源,而采用高强度的脉冲氙灯.

　　脉冲多通道快速分光颜色测量技术是目前国际上较热门的颜色研究课题,是颜色测量仪器的发展方向,这是一种集光学技术、机械技术、电子技术、计算机技术为一体的综合性仪器,国外这方面的研究和产品很多.本文从颜色测量理论出发,对多通道脉冲快速分光颜色测量技术进行研究,提出用光纤阵列接收多元光谱信息,并采用多路并行处理电路进行处理,不但能提高仪器动态范围和测量速度,并可补偿多色分光仪的色散不均匀性.

1　测量原理

1.1　分光颜色测量原理

　　分光颜色测量仪器是颜色测量最基本的仪器,它是测量光源相对光谱功率分布(测量光源色)或物体的光谱反射和光谱透射特性,即测量物体的光谱反射比ρ(λ)或光谱辐亮度系数β( )和光谱透射比τ( )(测量物体色),再选用CIE推荐的标准照明体和标准观测者的标准数据,通过积分计算求得颜色的三刺激值

经过色度空间变换就可得到其它色度空间的各参数.

1.2　阵列光纤传感原理

　　一般多通道测量仪器的多元探测器多采用CCD和SPD等阵列器件.这些器件将并行电信号串行送出的频率为几kHz,送入一公共电路进行处理,而电路的动态范围难以增加得很宽,也就降低了仪器的动态范围.采用阵列光纤传感则不同(图1),将阵列光纤面板安置在多色分光仪的光谱面上用于接收多元光谱信息,光信息就耦合到光纤传感器中.在光纤传感器的另一端按光谱分辨率的要求将阵列光纤进行分叉,即实现以分叉光纤完成对光谱信息的抽样,这样从光纤另一端出射的只是光谱的一部分.每路光纤包含光谱范围与要求的分辨率有关.在分叉阵列光纤的出射端的高响应光电转换器将光信息转换为电信息.由图1可见这是一个并列过程,可以根据各路的特点进行处理,不会产生顾此失彼的现象.这里将并行电信号串行送出是靠多路模拟开关在计算机的控制下完成的.一般模拟开关的开关响应速度为几十MHz以上,所以该电路的并行电信号串行送出的频率比较快.采用分叉阵列光纤的另外一个特点即能补偿平面光栅多色分光仪色散的不均匀性.因为光栅的色散由光栅方程决定