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分光测色仪硬件系统和软件系统的组成介绍

文章出处:未知 人气:192发表时间:2023-10-27

分光测色仪,又叫测色光谱光度计,它是以色度学为基础设计的光学仪器。这类仪器通过测量样品的光谱反射率,来计算颜色的三刺激值X、Y、Z,再由X、Y、Z按CIEYxy,CIELab等公式计算色品坐标x、y,CIELAB色度参数等。本文对分光测色仪硬件系统和软件系统的组成作了介绍,感兴趣的朋友可以了解一下!

分光测色仪

分光测色仪硬件系统的组成:

1.光源和照明系统

我们遇到的物体常处在各种不同光源的照明下,照明光源不同,物体的颜色就会有差异,为了统一测量标准,CIE规定了标准照明体和标准光源。CIE对颜色的评价是在它规定的照明体或光源下进行的。

分光测色仪器中光源的光谱分布不是关键因素,但光源必须在仪器的整个波长范围内发出连续的光谱辐射,并且有足够的强度,使每一波长上都具有足够能量,那么在探测器上就有满意的信噪比。可利用透镜或反射镜将光源成像在单色器的入射缝上以提高狭缝的照度,照在入射缝上的光应尽可能均匀。

2.准直系统

准直系统由入射狭缝和准直物镜组成。对于仪器内部的系统而言,入射狭缝成为替代的、实际的光源,限制着进入仪器的光束。入射狭缝位于准直物镜的焦平面上。这样,由它发出的光束经准直物镜后成为平行光束投向色散系统,造成Fraunhofer的衍射条件。

3.色散系统

色散系统的作用是将入射的复合光分解为光谱。分光测色仪中色散系统的功能由单色器完成,单色器的功能是输出不同波长单色光的装置。单色器是分光测色仪器中最主要的部分。根据单色器中色散元件的不同可以分为不同的类型,大致有:棱镜或光栅分光的单色器、滤光片分光的单色器和可调谐激光器单色器三种。

棱镜或光栅分光的单色器:是较高级的分光测色仪器中最常见的一种。它利用棱镜或光栅将光源能量色散成波长的函数,不同波长的单色光依次在空间排列成光谱带。

滤光片分光的单色器:棱镜或光栅单色器结构比较复杂,制造精度高,价格贵。由于相当多的颜色样品具有比较平缓的光谱透射比或反射比曲线,因此可以在整个波长范围内均匀选择一些离散点来进行测量。

可调谐激光器单色器:激光具有单色性好,能量高等优点,近年来由于染料激光器等可调谐激光器的发展,已能做到在一定波段范围内获得波长连续可调、单色性很好的强激光光束。这就为测色工作提供了一种新型的高性能单色器。

4.成像系统

成像系统的作用是将空间色散开的各波长的光束汇聚在成像物镜的焦平面上,形成按波长依次排列的狭缝的单色像。

5.接收系统

接收系统的作用是将成像系统焦平面上的光谱能量接收,并检测光谱的强度、波长位置。探测器是接收系统的主要部分。根据所使用的光探测器的不同,分为目视分光光度测色仪(以眼睛作为探测器)和自动分光光度测色仪(应用光电探测器),在颜色科学研究和工业测量中应用广泛的是后者。自动分光光度测色仪包括扫描式分光光度测色仪和快速分光光度测色仪。

扫描式分光测色仪常用的探测器有光电倍增管、光电池、光电管等,这些都是单通道探测器。将一个或多个出射狭缝放在成像物镜的焦面上分离出全部所需要的波长的单色狭缝像或谱线,将这单色光束或谱线的能量传递到探测器的灵敏面如光电阴极上,光信号就能被转换成电信号。

快速分光测色仪采用的是用多通道探测器,如硅光电二极管列阵、硅靶摄像管和CCD器件。这种仪器不需要扫描就可以实现对样品的快速测量。经探测器检测放大后的信号可送入电子计算机或微处理机做进一步的处理,然后显示或经各种记录、绘图设备绘成谱图,并将数据直接打印出来。对于快速实时分析用的仪器,微机记录和显示系统已成为仪器不可分割的部分。

6.数据处理系统

数据处理系统是测色仪器的重要部分,通过计算机软件系统可以进行大量的数据采集和处理,减轻疲劳程度,增强仪器的实时性;提高仪器的自动化程度,甚至使整个仪器的操作、测量、分析完全按程序自动地进行,并用数字或图表形式显示结果;可以对影响仪器精度的某些误差进行自动修正,提高仪器精度;利用计算机高速运算和存储功能,提高仪器的分析、测量速度。


分光测色仪软件系统的组成:

计算机软件系统是测色仪器的重要部分,通过计算机软件系统可以进行大量的数据采集和处理,减轻疲劳程度,增强仪器的实时性;提高仪器的自动化程度,甚至使整个仪器的操作、测量、分析完全按程序自动地进行,并用数字或图表形式显示结果;可以对影响仪器精度的某些误差进行自动修正,提高仪器精度;利用计算机高速运算和存储功能,提高仪器的分析、测量速度。

软件系统除完成仪器测量控制外,重要的任务是进行各种颜色参数计算,软件系统必须有完整的数据文件:

1.标准照明体,如常用的A、C、D65、CWF、TL84等;

2.标准观察者,如CIE1931标准色度观察者、CIE1964补充标准色度观察者;

3.标准白板参数以及仪器本身的校正数据等。

4.各种颜色参数的计算公式,只要不是专用仪器,就应尽量齐全,以供用户选择。如三刺激值、色品坐标的计算;5.多种色差的计算,如CIELAB、FMCII、HUNTER、ANLAB(P)、JPC79、CMC(1:1)、CMC(2:1)等;

6.多种白度指数、黄度指数、沾色牢度、变色牢度等的计算。

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