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微型光纖光譜儀在顏色測量中的應(yīng)用 光纖光譜儀技術(shù)指標

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

傳統(tǒng)的光譜儀由于體積龐大、價格昂貴,從而限制了它們的工業(yè)在線應(yīng)用,只能用于實驗室檢測。荷蘭Avantes公司的微型光纖光譜儀采用光纖作為信號采集裝置,使測量不受地點、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,它的測量速度非常快、測量精度高。這些特點使得它可以用于工業(yè)在線分析,從而大大擴展了光譜儀的應(yīng)用領(lǐng)域。

顏色測量背景知識

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

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


圖1AvaSoftColar顏色測量軟件界面

物體顏色的CIE三刺激值X,Y,Z是把標準光源的相對功率P、物體的反射率R(或透射率T)和CIE標準觀測函數(shù)xλ, yλ, zλ(2度或10度角)相乘得到。把所得到的值在可見光范圍內(nèi)(從380到780nm,5nm步長)對波長進行積分就可得到三刺激值。

色度坐標x, y, z可通過把三刺激值X,Y,Z分別與它們的和相除得到:

另一個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)角的測量是從紅色方向(+a*)h*=0開始,沿逆時針增加:

色度被定義為從點a* = b* = 0到采樣點的線段長度:

常用的描述色差的參數(shù)△ELab ,被定義為:

其中,△L*,△a*,△b*表示參考顏色與實際測量的L*a*b*值之差。

顏色測量儀器

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

多用途顏色測量光譜儀——AvaSpec2048

AvaSpec2048是一款操作簡單,測量精度高,中等價位的微型光纖光譜儀。它采用對稱式CzernyTurner光學(xué)平臺設(shè)計,信號光由一個標準的SMA905接口進入光學(xué)平臺,經(jīng)一個球面鏡準直,然后由一塊平面光柵分光,經(jīng)由第二塊球面鏡聚焦到2048個像素的CCD陣列上。


圖2 AvaSpec2048光譜儀

AvaSpec2048的主要特點

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

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

此外,該系統(tǒng)還可以進行吸收率、反射率測量、輻射發(fā)光測量等(可能需要選購其它附件),實現(xiàn)一機多用。

鼠標式顏色測量光譜儀—— AvaMouse針對平面物體顏色測量,Avantes 公司專門開發(fā)了一種低價位鼠標式光譜儀AvaMouse。它由一個內(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)平臺組成,通過RS232接口或USB接口與計算機連接。

AvaMouse的主要特點

● 專為快速顏色測量而設(shè)計——可用于涂料、汽車
噴漆、油墨、塑料、紡織、印刷、紙業(yè)等行業(yè)的實驗室和生產(chǎn)車間。
● 輕巧、耐用的便攜式設(shè)計——機身如同鼠標一般大,重量輕,操作靈活。
● 采用0/45° 設(shè)計— — 可以用于測量高光澤度的物體顏色。
● 與Mix2Match顏色配比軟件配合使用,可以進行電腦配色。


圖3 AvaMouse光譜儀

顏色測量軟件

無論使用哪種光譜儀測量顏色,都需要AvaSoftFull全功能軟件和AvaSoftColor顏色測量應(yīng)用軟件。Avantes 公司還提供AS161DLL和ColarDLL二次開發(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,操作簡單,功能全面,用戶可以在對話框中設(shè)置數(shù)據(jù)采集的參數(shù)(如探測器積分時間,自動校正暗背景,信號平均,樣條插值和光譜平滑), 同時軟件還有自動校準波長、校準漂移和周期性自動存儲光譜等功能。

AvaSoftColor顏色測量應(yīng)用軟件是為用光譜儀系統(tǒng)進行在線顏色測量而開發(fā)的。它可用于反射式顏色測量,AvaSoft顏色測量應(yīng)用軟件可以計算CIE 1976 L*a*b*顏色參數(shù),也可以計算其它常用的參數(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CIELAB表(如圖4)顯示,也可以同時監(jiān)測多至8個顏色參數(shù))隨時間變化(如圖5)。還可以把在線測量到的L*a*b*值保存到數(shù)據(jù)庫中,然后再把數(shù)據(jù)庫中的一個產(chǎn)品顏色作為參考色。通過比較測量得到的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)隨時間變化的圖形

通過采用發(fā)射測色法還可以測量光源的顏色(如LED)。這種測量需要一個輻射光譜來計算顏色參數(shù)x,y和z。通過AvaSoftIrrad輻射測量應(yīng)用軟件,可以進行比相對輻射測量模式(假設(shè)一個已知色溫的理想黑體光源)更準確的絕對輻射測量?;谏厦娴脑?,輻射顏色計算或“光顏色”計算是輻射測量應(yīng)用軟件的功能之一。

對于油墨、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)建一個新顏色與數(shù)據(jù)庫中的已知顏色進行比對并進行校正,也可以創(chuàng)建一個新顏色來與著色文件中的顏色進行比對。

Mix2Match軟件進行顏色匹配的步驟:

1.測量原始顏色
2.計算機生成適當?shù)幕焐浞?br />3.把產(chǎn)生的樣品顏色與原始顏色進行比較
4.使用改進程序優(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)必將給顏色測量領(lǐng)域帶來新的選擇,使工業(yè)在線顏色測量成為可能。



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


    便攜式光纖光譜儀廣泛應(yīng)用于冶金、鑄造、機械、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)過程控制,中心實驗室成品檢驗等,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)以及金屬元素進行準確定量分析。


    便攜式光纖光譜儀詳細操作:


    1、拆機


    (1)打開激發(fā)臺門,取下防護板。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)臺的兩個固定螺絲,將激發(fā)臺與光路接口部分小心拔開。


    (3)取出石英杯及兩個O型環(huán),用酒精、脫脂棉或醫(yī)用紗布將激發(fā)臺、石英杯、電極底座、O型環(huán)、電極依次擦干凈。如果激發(fā)臺里臟得厲害,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。


    (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)臺火花室的操作將激發(fā)臺取出,將激發(fā)臺檔板里側(cè)的光路開關(guān)由開的位置(Open)用手完全撥到關(guān)的位置(Close)。


    (2)將激發(fā)臺檔板內(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。不要過分彎曲附在光路通道上的細銅管。(必須小)心,緩慢)。


    (4)擰松透鏡底部的兩個固定黃銅螺絲,以便松開鎖緊夾。


    (5)順時針方向?qū)⒓t色刻花球形柄擰幾扣,能看到將透鏡頂出來,然后將透鏡底座的兩個開口部分與夾頭黃銅螺絲對齊,大約轉(zhuǎn)動1/8圈,小心取出透鏡(帶底座),同時在取透鏡時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開口部分對準黃銅螺絲,并且紅色的球形柄要反時針擰幾扣,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,將透鏡底座的兩個開口位置與黃色螺絲錯開位置,并擰緊黃色螺絲夾頭,此時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)把光路開關(guān)由關(guān)Close完全撥到開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:


    強大的電池功能以及模塊化設(shè)計適合各種復(fù)雜環(huán)境的檢測


    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,并定期對排氣管路進行吹掃。


    便攜式光纖光譜儀有時候會出現(xiàn)真空泵不自動啟動故障。這個時候需要先看泵油溫度是否較低,重新斷電后,手動啟動真空泵,有時需停頓一下,再試。


    有時候也會出現(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,這個時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,一個維護不好的光路會導(dǎo)致錯誤的重現(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】光纖光譜儀是光學(xué)儀器的主要構(gòu)成部分。由于其檢測精度高、速度快等優(yōu)點,已成為光譜測量學(xué)中使用的重要測量儀器被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、生物、化學(xué)、地質(zhì)、食品安全、色度計算、環(huán)境檢測、醫(yī)藥衛(wèi)生、LED檢測、半導(dǎo)體工業(yè)、石油化工等領(lǐng)域。
 
  操作步驟:
 
  1、開光譜儀電源
 
  2、開計算機電源
 
  3、在文件管理器中用鼠標指按UVWinLab圖標,此時出現(xiàn)UVWinLab的應(yīng)用窗口,儀器已準備好,可選用適當方法進行分析操作。
 
  使用方法:
 
  1、掃描(SCAN),用以進行光譜掃描。
 
  2、時間驅(qū)動(TIMEDRIVER),用以觀察一定時間內(nèi)某種特定波長處縱坐標值的變化。
 
  3、波長編程(WP)用以在多個波長下測定樣品在一定時間內(nèi)的縱坐標值變化,并可以計算這些縱坐標值的差或比值。
 
  4、濃度(CONC)用以建立標準曲線并測定濃度。
 
  5、進入所需方法,在方法窗口中選擇所需方法的文件名。
 
  注意事項:
 
  1、測試時應(yīng)佩戴相應(yīng)護目鏡,防止激光對眼睛造成傷害。
 
  2、測試時應(yīng)在暗室中,避免外來光源對測試造成誤差。
 
  3、測試時應(yīng)只讓少量激光射入光纖,避免大量激光射入損傷測試元件。


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