便携式分光测色仪电路设计

　　0　引言

　　现有的颜色检测仪器主要有色差计和分光测色仪[1]。色差计不能精确测量出色源的三刺激值和色品坐标,但能准确测出2个色源之间的差别,其测量速度快,也具有适当的测量精度,它不能用于测量结果要求很正确的场合,例如微小色差的评价等。分光测色仪可以精确的测量颜色,但是系统构成复杂,成本较高,适用于要求较高的测色与配色场合。色差计和分光测色仪均分为台式机和便携式两种。台式机精度高、稳定性好、方便颜色管理和控制,但是由于体积庞大,不易于携带。便携式仪器精度较高,并且体积小,功耗低,适合现场测量。国内现有的测色产品主要以色差计和台式分光测色仪为主,为了实现高精度、快速、低成本的颜色测量,文中设计了一种便携式分光测色仪的工作电路。

　　1　原理概述

　　1·1　色度学原理

　　色度学中用三原色的量来表示颜色[2],匹配某种颜色所需要的三原色的量,称为颜色的三刺激值。用红、绿、蓝作为三原色时,颜色方程中的三原色量R、G、B就是三刺激值。波长范围380~780 nm内所有光谱色对应的三刺激值总和就应当是被考虑颜色的三刺激。因为由(R)、(G)、(B)三原色匹配等能光谱,有的三刺激值为负值,这不利于理解和计算, CIE推荐使用1931CIE-XYZ色度学系统。

　　由于颜色的三刺激值X、Y、Z标定困难,难于准确测量,因而常用三刺激值各自对三刺激值总量的比值,即色品坐标(x,y)表示颜色,为了使颜色的表示更加完整,还需加上表示颜色光亮度的参数Y.(x,y,Y)颜色空间是非均匀颜色空间,但是近似均匀的颜色空间是可以建立起来的。在均匀颜色空间中两颜色点之间的距离表示两颜色的色差ΔE[3]。

　　1. 2　分光光度法测色原理

　　分光光度法通过测量光源的光谱功率分布或物体反射光的光谱功率,根据这些光谱测量数据通过计算的方法求得物体在各种标准光源和标准照明体下的三刺激值,进而由此计算出　　各种颜色参数。由于它通过探测样品的光谱成分确定其颜色参数,所以精度非常高,可以区分同色异谱现象。

　　2　系统硬件设计

　　便携式分光测色仪的系统如图1所示,系统测色过程为:接受测色指令,启动脉冲控制电路,产生光电检测所需的时钟脉冲和触发脉冲,控制照明氙灯闪光。脉冲氙灯发出的光经积分球漫反射后照射在样品上,样品的反射光经光栅光谱分离后投射到光电检测部件上,光电变换后产生样品反射光光谱的光电信号,经A/D变换后生成数字化的光谱数据,经相关数据处理和解算后得到样品的反射率、颜色三刺激值及色坐标等颜色信息,根据用户的操作对其分别进行显示。