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微型光纖光譜儀在顏色測(cè)量中的應(yīng)用 光纖光譜儀技術(shù)指標(biāo)

時(shí)間:2020-07-30    來(lái)源:儀多多儀器網(wǎng)    作者:儀多多商城     
光譜學(xué)是測(cè)量紫外、可見(jiàn)、近紅外、紅外波段光強(qiáng)度的一種技術(shù)。光譜測(cè)量的應(yīng)用范圍非常廣泛,如顏色測(cè)量、化學(xué)成份的濃度測(cè)量、發(fā)光輻射分析等。

傳統(tǒng)的光譜儀由于體積龐大、價(jià)格昂貴,從而限制了它們的工業(yè)在線應(yīng)用,只能用于實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)。荷蘭Avantes公司的微型光纖光譜儀采用光纖作為信號(hào)采集裝置,使測(cè)量不受地點(diǎn)、環(huán)境和距離等因素的制約;而且體積減小到手掌般大小,成本也大大降低;此外,它的測(cè)量速度非???、測(cè)量精度高。這些特點(diǎn)使得它可以用于工業(yè)在線分析,從而大大擴(kuò)展了光譜儀的應(yīng)用領(lǐng)域。

顏色測(cè)量背景知識(shí)

物體的顏色可以由CIE1976(L*a*b*)顏色空間來(lái)表述。L*代表顏色的亮度。正a*值代表紅色,負(fù)a*值代表綠色。與此相似,正b*值代表黃色,負(fù)b*值代表藍(lán)色。L*a*b*值可由樣品(物體)的CIE 三刺激值X,Y,Z和標(biāo)準(zhǔn)光源的三刺激值Xn, Yn, Zn推導(dǎo)得到。

標(biāo)準(zhǔn)光源的三刺激值Xn, Yn, Zn是常數(shù),只與所選擇的標(biāo)準(zhǔn)光源類型有關(guān)。


圖1AvaSoftColar顏色測(cè)量軟件界面

物體顏色的CIE三刺激值X,Y,Z是把標(biāo)準(zhǔn)光源的相對(duì)功率P、物體的反射率R(或透射率T)和CIE標(biāo)準(zhǔn)觀測(cè)函數(shù)xλ, yλ, zλ(2度或10度角)相乘得到。把所得到的值在可見(jiàn)光范圍內(nèi)(從380到780nm,5nm步長(zhǎng))對(duì)波長(zhǎng)進(jìn)行積分就可得到三刺激值。

色度坐標(biāo)x, y, z可通過(guò)把三刺激值X,Y,Z分別與它們的和相除得到:

另一個(gè)常用的表述顏色參數(shù)a*和b*的方法是用色調(diào)角(h*)和色度(C*)。

色調(diào)角的測(cè)量是從紅色方向(+a*)h*=0開(kāi)始,沿逆時(shí)針增加:

色度被定義為從點(diǎn)a* = b* = 0到采樣點(diǎn)的線段長(zhǎng)度:

常用的描述色差的參數(shù)△ELab ,被定義為:

其中,△L*,△a*,△b*表示參考顏色與實(shí)際測(cè)量的L*a*b*值之差。

顏色測(cè)量儀器

Avantes公司可以為用戶提供兩款用于顏色測(cè)量的微型光譜儀系統(tǒng)。

多用途顏色測(cè)量光譜儀——AvaSpec2048

AvaSpec2048是一款操作簡(jiǎn)單,測(cè)量精度高,中等價(jià)位的微型光纖光譜儀。它采用對(duì)稱式CzernyTurner光學(xué)平臺(tái)設(shè)計(jì),信號(hào)光由一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的SMA905接口進(jìn)入光學(xué)平臺(tái),經(jīng)一個(gè)球面鏡準(zhǔn)直,然后由一塊平面光柵分光,經(jīng)由第二塊球面鏡聚焦到2048個(gè)像素的CCD陣列上。


圖2 AvaSpec2048光譜儀

AvaSpec2048的主要特點(diǎn)

● 響應(yīng)速度快,靈敏度高。
● 分辨率高,測(cè)量準(zhǔn)確。
● 熱穩(wěn)定性好,溫飄系數(shù)為0.1像元/℃。

AvaSpec2048顏色測(cè)量系統(tǒng)包括AvaSpec2048光譜儀、AvaLightHAL鹵素?zé)?、?biāo)準(zhǔn)反射探頭、白色參考瓦和AvaSoftColor顏色測(cè)量軟件(需和AvaSoftFull全功能軟件一起訂購(gòu))。光纖的方便靈活性使得它可以遠(yuǎn)距離測(cè)量任何形狀物體表面顏色,克服了目前市場(chǎng)上的色差儀和分光測(cè)色儀的缺陷。

此外,該系統(tǒng)還可以進(jìn)行吸收率、反射率測(cè)量、輻射發(fā)光測(cè)量等(可能需要選購(gòu)其它附件),實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用。

鼠標(biāo)式顏色測(cè)量光譜儀—— AvaMouse針對(duì)平面物體顏色測(cè)量,Avantes 公司專門開(kāi)發(fā)了一種低價(jià)位鼠標(biāo)式光譜儀AvaMouse。它由一個(gè)內(nèi)置氙燈(每秒閃光35次)、集成光電二極管陣列和微型光學(xué)平臺(tái)組成,通過(guò)RS232接口或USB接口與計(jì)算機(jī)連接。

AvaMouse的主要特點(diǎn)

● 專為快速顏色測(cè)量而設(shè)計(jì)——可用于涂料、汽車
噴漆、油墨、塑料、紡織、印刷、紙業(yè)等行業(yè)的實(shí)驗(yàn)室和生產(chǎn)車間。
● 輕巧、耐用的便攜式設(shè)計(jì)——機(jī)身如同鼠標(biāo)一般大,重量輕,操作靈活。
● 采用0/45° 設(shè)計(jì)— — 可以用于測(cè)量高光澤度的物體顏色。
● 與Mix2Match顏色配比軟件配合使用,可以進(jìn)行電腦配色。


圖3 AvaMouse光譜儀

顏色測(cè)量軟件

無(wú)論使用哪種光譜儀測(cè)量顏色,都需要AvaSoftFull全功能軟件和AvaSoftColor顏色測(cè)量應(yīng)用軟件。Avantes 公司還提供AS161DLL和ColarDLL二次開(kāi)發(fā)軟件和Mix2Match顏色配比軟件,供廣大工業(yè)用戶使用。

AvaSoftFull全功能軟件界面友好,操作簡(jiǎn)單,功能全面,用戶可以在對(duì)話框中設(shè)置數(shù)據(jù)采集的參數(shù)(如探測(cè)器積分時(shí)間,自動(dòng)校正暗背景,信號(hào)平均,樣條插值和光譜平滑), 同時(shí)軟件還有自動(dòng)校準(zhǔn)波長(zhǎng)、校準(zhǔn)漂移和周期性自動(dòng)存儲(chǔ)光譜等功能。

AvaSoftColor顏色測(cè)量應(yīng)用軟件是為用光譜儀系統(tǒng)進(jìn)行在線顏色測(cè)量而開(kāi)發(fā)的。它可用于反射式顏色測(cè)量,AvaSoft顏色測(cè)量應(yīng)用軟件可以計(jì)算CIE 1976 L*a*b*顏色參數(shù),也可以計(jì)算其它常用的參數(shù)如色調(diào)(Hue),色度(Chroma)和X,Y,Z值等。

這些參數(shù)可以用一個(gè)CIELAB表(如圖4)顯示,也可以同時(shí)監(jiān)測(cè)多至8個(gè)顏色參數(shù))隨時(shí)間變化(如圖5)。還可以把在線測(cè)量到的L*a*b*值保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中,然后再把數(shù)據(jù)庫(kù)中的一個(gè)產(chǎn)品顏色作為參考色。通過(guò)比較測(cè)量得到的L*a*b*值和參考色,就可以得到色差(△Elab,△L*,△a*,△b*)。


圖4:CIELAB表


圖5:參數(shù)隨時(shí)間變化的圖形

通過(guò)采用發(fā)射測(cè)色法還可以測(cè)量光源的顏色(如LED)。這種測(cè)量需要一個(gè)輻射光譜來(lái)計(jì)算顏色參數(shù)x,y和z。通過(guò)AvaSoftIrrad輻射測(cè)量應(yīng)用軟件,可以進(jìn)行比相對(duì)輻射測(cè)量模式(假設(shè)一個(gè)已知色溫的理想黑體光源)更準(zhǔn)確的絕對(duì)輻射測(cè)量?;谏厦娴脑颍椛漕伾?jì)算或“光顏色”計(jì)算是輻射測(cè)量應(yīng)用軟件的功能之一。

對(duì)于油墨、涂料生產(chǎn)商,印染廠、印刷廠或別的需要電腦配色的行業(yè),Avantes公司提供了Mix2Match顏色混合及匹配軟件。它的主要功能是創(chuàng)建一個(gè)新顏色與數(shù)據(jù)庫(kù)中的已知顏色進(jìn)行比對(duì)并進(jìn)行校正,也可以創(chuàng)建一個(gè)新顏色來(lái)與著色文件中的顏色進(jìn)行比對(duì)。

Mix2Match軟件進(jìn)行顏色匹配的步驟:

1.測(cè)量原始顏色
2.計(jì)算機(jī)生成適當(dāng)?shù)幕焐浞?br />3.把產(chǎn)生的樣品顏色與原始顏色進(jìn)行比較
4.使用改進(jìn)程序優(yōu)化混色配方

綜上所述,AvaSpec2048和AvaMouse便攜式微型光譜儀得出現(xiàn)必將給顏色測(cè)量領(lǐng)域帶來(lái)新的選擇,使工業(yè)在線顏色測(cè)量成為可能。



    拆解便攜式光纖光譜儀的過(guò)程,不同部件分別起到什么作用呢,下面維庫(kù)小編就帶你一起來(lái)看下。


    便攜式光纖光譜儀廣泛應(yīng)用于冶金、鑄造、機(jī)械、金屬加工、汽車制造、有色、航空航天、兵器、化工等領(lǐng)域的生產(chǎn)過(guò)程控制,中心實(shí)驗(yàn)室成品檢驗(yàn)等,可用于Fe、Al、Cu、Ni、Co、Mg、Ti、Zn、Pb等多種金屬及其合金樣品分析。

 


    便攜式光纖光譜儀可對(duì)片狀、塊狀以及棒狀的固體樣品中的非金屬元素(C、P、S、B等)以及金屬元素進(jìn)行準(zhǔn)確定量分析。


    便攜式光纖光譜儀詳細(xì)操作:


    1、拆機(jī)


    (1)打開(kāi)激發(fā)臺(tái)門,取下防護(hù)板。然后擰松緊固電極的黑色旋鈕,將電極壓下去或t者小心取出。


    (2)擰松激發(fā)臺(tái)的兩個(gè)固定螺絲,將激發(fā)臺(tái)與光路接口部分小心拔開(kāi)。


    (3)取出石英杯及兩個(gè)O型環(huán),用酒精、脫脂棉或醫(yī)用紗布將激發(fā)臺(tái)、石英杯、電極底座、O型環(huán)、電極依次擦干凈。如果激發(fā)臺(tái)里臟得厲害,可以先用吸塵器吸,然后再擦。


    (4)將石英杯、O型環(huán)放回原處,.固定好激發(fā)臺(tái)。


    (5)將電極裝回原處,用電極量規(guī)調(diào)整好電極與激發(fā)臺(tái)面的距離。


    (6)擰緊緊固電極的黑色旋鈕。


    2、擦透鏡


    (1)按清理激發(fā)臺(tái)火花室的操作將激發(fā)臺(tái)取出,將激發(fā)臺(tái)檔板里側(cè)的光路開(kāi)關(guān)由開(kāi)的位置(Open)用手完全撥到關(guān)的位置(Close)。


    (2)將激發(fā)臺(tái)檔板內(nèi)側(cè)透鏡的加熱xian卡子小心用手取下


    (3)用手小心將光路部分向外拔出。不要過(guò)分彎曲附在光路通道上的細(xì)銅管。(必須小)心,緩慢)。


    (4)擰松透鏡底部的兩個(gè)固定黃銅螺絲,以便松開(kāi)鎖緊夾。


    (5)順時(shí)針?lè)较驅(qū)⒓t色刻花球形柄擰幾扣,能看到將透鏡頂出來(lái),然后將透鏡底座的兩個(gè)開(kāi)口部分與夾頭黃銅螺絲對(duì)齊,大約轉(zhuǎn)動(dòng)1/8圈,小心取出透鏡(帶底座),同時(shí)在取透鏡時(shí)還要小心不要被燙到。用綢布蘸取酒精小心擦拭,注意不要用硬物擦傷碰透鏡。


    (6)擦完透鏡后,先將透鏡裝回原位,注意將透鏡底座的兩個(gè)開(kāi)口部分對(duì)準(zhǔn)黃銅螺絲,并且紅色的球形柄要反時(shí)針擰幾扣,使它的螺絲頭面低于透鏡底座或保持在同一平面,否則透鏡裝不合適。


    (7)裝上透鏡后,將透鏡底座的兩個(gè)開(kāi)口位置與黃色螺絲錯(cuò)開(kāi)位置,并擰緊黃色螺絲夾頭,此時(shí)透鏡的位置與先前取下的透鏡加熱導(dǎo)線卡子是比較垂直的。


    (8)把光路開(kāi)關(guān)由關(guān)Close完全撥到開(kāi)Open的位置,然后把光路部分小心裝上。


    (9)按順序?qū)⒓ぐl(fā)臺(tái)及火花室部分裝好。最后別忘記用量規(guī)調(diào)整電極的距離,當(dāng)透鏡清理干凈后,別再用手指觸及他的表面。


    便攜式光纖光譜儀主要特點(diǎn):


    強(qiáng)大的電池功能以及模塊化設(shè)計(jì)適合各種復(fù)雜環(huán)境的檢測(cè)


    便攜式光纖光譜儀出現(xiàn)排氣不暢故障,氬氣排氣管路堵塞,火花室下部的彎頭內(nèi)有異物,氬氣過(guò)濾器入口端有異物。


    一般這種情況需要更換排氣管,并定期對(duì)排氣管路進(jìn)行吹掃。


    便攜式光纖光譜儀有時(shí)候會(huì)出現(xiàn)真空泵不自動(dòng)啟動(dòng)故障。這個(gè)時(shí)候需要先看泵油溫度是否較低,重新斷電后,手動(dòng)啟動(dòng)真空泵,有時(shí)需停頓一下,再試。


    有時(shí)候也會(huì)出現(xiàn)真空值下降快的情況,我們需要真空值曲線是否平緩,否則,有漏氣的地方,檢查真空室真空蓋密封性,更換密封圈或?qū)蔷o固螺絲。


    一般情況下光譜儀光強(qiáng)值下降,原因一般多為透鏡臟,或者入射狹縫污染和光纖老化,這個(gè)時(shí)候需要我們擦拭透鏡,清理狹縫,更換光纖。


    便攜式光纖光譜儀P、S穩(wěn)定性不好,檢查真空泵是否被誤關(guān)掉,真空光路鏡片是否需要清洗,一個(gè)維護(hù)不好的光路會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤的重現(xiàn)性和分析結(jié)果。需要我們檢查真空泵及清洗鏡片。





  【儀器網(wǎng) 使用手冊(cè)】光纖光譜儀是光學(xué)儀器的主要構(gòu)成部分。由于其檢測(cè)精度高、速度快等優(yōu)點(diǎn),已成為光譜測(cè)量學(xué)中使用的重要測(cè)量?jī)x器被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、生物、化學(xué)、地質(zhì)、食品安全、色度計(jì)算、環(huán)境檢測(cè)、醫(yī)藥衛(wèi)生、LED檢測(cè)、半導(dǎo)體工業(yè)、石油化工等領(lǐng)域。
 
  操作步驟:
 
  1、開(kāi)光譜儀電源
 
  2、開(kāi)計(jì)算機(jī)電源
 
  3、在文件管理器中用鼠標(biāo)指按UVWinLab圖標(biāo),此時(shí)出現(xiàn)UVWinLab的應(yīng)用窗口,儀器已準(zhǔn)備好,可選用適當(dāng)方法進(jìn)行分析操作。
 
  使用方法:
 
  1、掃描(SCAN),用以進(jìn)行光譜掃描。
 
  2、時(shí)間驅(qū)動(dòng)(TIMEDRIVER),用以觀察一定時(shí)間內(nèi)某種特定波長(zhǎng)處縱坐標(biāo)值的變化。
 
  3、波長(zhǎng)編程(WP)用以在多個(gè)波長(zhǎng)下測(cè)定樣品在一定時(shí)間內(nèi)的縱坐標(biāo)值變化,并可以計(jì)算這些縱坐標(biāo)值的差或比值。
 
  4、濃度(CONC)用以建立標(biāo)準(zhǔn)曲線并測(cè)定濃度。
 
  5、進(jìn)入所需方法,在方法窗口中選擇所需方法的文件名。
 
  注意事項(xiàng):
 
  1、測(cè)試時(shí)應(yīng)佩戴相應(yīng)護(hù)目鏡,防止激光對(duì)眼睛造成傷害。
 
  2、測(cè)試時(shí)應(yīng)在暗室中,避免外來(lái)光源對(duì)測(cè)試造成誤差。
 
  3、測(cè)試時(shí)應(yīng)只讓少量激光射入光纖,避免大量激光射入損傷測(cè)試元件。


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