基于CCD光譜儀的測(cè)色色差計(jì)的研究.pdf

1、現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展使得顏色測(cè)量技術(shù)在化工、印染、紡織等行業(yè)得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，測(cè)色色差計(jì)便是其中非常重要的一種測(cè)量?jī)x器。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，目前通用的測(cè)色色差計(jì)一般存在兩個(gè)問(wèn)題：一是多數(shù)采用光電積分式設(shè)計(jì)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單但精度較低；二是一般只能在單一標(biāo)準(zhǔn)照明與觀測(cè)幾何條件下進(jìn)行測(cè)量，無(wú)法得到不同模式下的樣品顏色信息。
　　 有鑒于此，在深入分析與研究了色度學(xué)基本理論和顏色測(cè)量主要方法的基礎(chǔ)上，本文提出了一種以CCD光譜儀作為分光探測(cè)組件，采

2、用直流光源照明下的單光束結(jié)構(gòu)，兼容O/d：e和45/O兩種標(biāo)準(zhǔn)照明觀測(cè)條件下的反射樣品和O/d條件下的透射樣品的測(cè)量的測(cè)色色差計(jì)方案，并完成了前期研發(fā)的主體工作。
　　 本文主要包括四部分工作內(nèi)容：光學(xué)系統(tǒng)、機(jī)械結(jié)構(gòu)、硬件電路和系統(tǒng)軟件。光學(xué)系統(tǒng)部分，采用鹵鎢燈為照明光源，以柯勒照明對(duì)出射光進(jìn)行準(zhǔn)直收柬，提供均勻光照；機(jī)械結(jié)構(gòu)部分，參照CIE標(biāo)準(zhǔn)照明與觀測(cè)條件給出整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，同時(shí)計(jì)算得到系統(tǒng)各主要組件的詳細(xì)幾何參數(shù)；硬件電路部

3、分，設(shè)計(jì)了以AT80C51芯片為CPU的單片機(jī)系統(tǒng)監(jiān)視光源的強(qiáng)度并控制轉(zhuǎn)鏡位置切換；系統(tǒng)軟件部分，包括單片機(jī)軟件和PC機(jī)應(yīng)用軟件，單片機(jī)軟件主要實(shí)現(xiàn)了步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)脈沖的發(fā)生與分配以及單片機(jī)與PC的串口通信，應(yīng)用軟件則實(shí)現(xiàn)了PC機(jī)與光譜儀USB接口間的數(shù)據(jù)通信，完成系統(tǒng)配置、定標(biāo)、光譜數(shù)據(jù)讀取與處理、結(jié)果顯示與文件管理等功能模塊的設(shè)計(jì)。最終實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，設(shè)計(jì)的測(cè)色系統(tǒng)波長(zhǎng)不確定度與重復(fù)性，O/d和4.5/O反射模式以及O/d透射模式下的各

4、項(xiàng)色度學(xué)指標(biāo)的穩(wěn)定性、重復(fù)性、復(fù)現(xiàn)性與示值誤差等均達(dá)到國(guó)家計(jì)量檢定規(guī)程所規(guī)定的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，45/O反射模式下的測(cè)量指標(biāo)也達(dá)到了二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了預(yù)定目標(biāo)。
　　 全文分七章。第一章描述課題背景，國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀與課題研究?jī)?nèi)容；第二章介紹了顏色測(cè)量相關(guān)的理論基礎(chǔ)和基本方法；第三章給出了系統(tǒng)的總體方案、光源波動(dòng)修正以及定標(biāo)設(shè)計(jì)，并簡(jiǎn)要介紹了本系統(tǒng)采用的分光檢測(cè)模塊；第四章主要闡述光學(xué)系統(tǒng)、機(jī)械結(jié)構(gòu)和硬件電路等硬件模塊的相關(guān)設(shè)計(jì)工作，第五章