小型棉花比較測(cè)色儀的結(jié)構(gòu)性能簡介
由我所與浙江大學(xué)、山東省纖檢所研制的小窗口型棉花比較測(cè)色儀,測(cè)試窗口面積為100 x 100}n1=自動(dòng)化程度。本儀器是在消化與吸收美國I}.V.I0}0型棉花比較測(cè)色儀的基礎(chǔ)上,進(jìn)行設(shè)計(jì)與研制的,并于最近由山東省經(jīng)委委托山東省標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量局組織鑒定,鑒定認(rèn)為:達(dá)到八十年代國際同類產(chǎn)品的先進(jìn)水平,填補(bǔ)了國內(nèi)空白,F(xiàn)將儀器的原理、結(jié)構(gòu)、性能簡介如下。
一、原理
棉花色澤的測(cè)量應(yīng)歸結(jié)為應(yīng)用色度學(xué)的基本原理測(cè)量棉花的明度、色調(diào)與飽和度,一個(gè)物體的顏色,如果用色度學(xué)的術(shù)語來描述時(shí),可用三個(gè)基本參數(shù)表示它的特性,即明度、色調(diào)、飽和度。鑒于棉花的色調(diào)比較一單一,基本上是白中帶黃,因此可簡化為用明度和黃色飽和度兩個(gè)參數(shù){一苗述。
由于人眼對(duì)顏色明度、飽和度的分級(jí)不存在線性關(guān)系,在色度學(xué)研究中提出了很多顏色空間,亨特< Hunter)系統(tǒng)是其中之一。美國材料試驗(yàn)協(xié)會(huì)AS1'MD2253-81《尼克松-亨特棉花比較測(cè)色儀測(cè)定原棉色澤的試驗(yàn)方法》中采用了亨特系統(tǒng):亨特系統(tǒng)R},b與國際照明委員會(huì)CIE1931色度系統(tǒng)存在下列關(guān)系式:
Ra=Y
于是應(yīng)用CIE 1931系統(tǒng)測(cè)量出棉花的Y, Z二個(gè)刺激值,就可以計(jì)算出棉花的反射率(R,})和黃度(+b)參數(shù),用Rd和+b代表棉花色澤的特性,并作為分級(jí)的依據(jù)。
二、結(jié)構(gòu)應(yīng)用
光電積分法測(cè)量棉花的色參數(shù)是按CIE推薦的450/0.照明測(cè)量幾何條件(見圖1),光路中的孔徑角等等應(yīng)符合CIE文件N015, 2 < 1986)的要求。儀器的工作過程如下,對(duì)稱的光源1; 2(為標(biāo)準(zhǔn)A光源)以450方向照明棉花樣品,由棉花表面漫反射的光在!胺较虮籝和Z探測(cè)器接收,測(cè)量系統(tǒng)啟動(dòng)后,探測(cè)器的光電信號(hào)分別被放大,微機(jī)系統(tǒng)通過接口電路、A/D變換器和模擬開關(guān)對(duì)Y, Z探測(cè)器采樣,然后微機(jī)軟件處理采樣信號(hào),輸出R,}和十h參數(shù),并于顯示器顯示圖形及參數(shù)。有關(guān)器件及其功能說明如下:
1.光源 采用石英外殼光效較高的鹵電鎢燈,色溫為2856K,功率50}7p',由穩(wěn)壓源供電。光源以樣品法線45”方向二邊照明樣品,窗口的照明均勻度好。
2.光欄 儀器中應(yīng)用很多結(jié)構(gòu)合理的光欄,使得外界雜散光不易進(jìn)入測(cè)量系統(tǒng),提高了儀器的測(cè)量精度。
3.快門 由于棉花比較測(cè)色儀周圍環(huán)境溫度的變光化,性能良好的運(yùn)算放大器也會(huì)有少量漂移,為了消除這些稱為暗電流“本底”的干擾信號(hào),設(shè)置了一個(gè)快門,在儀器進(jìn)行正常測(cè)試之前,關(guān)閉快門,微機(jī)對(duì)暗電流“本底”采樣,在以后的測(cè)試過程中扣除“本底”,獲得正確的樣品信號(hào),達(dá)到零位自動(dòng)校正,這樣可以保證儀器有高的重復(fù)精度。
4.光探測(cè)器 采用了高靈敏度的硅光電器件,在其前面選置若干片大小相同、牌號(hào)不同、厚度不同的色玻璃濾色片,這些濾色片構(gòu)成的濾光器改變?nèi)肷涔獾墓庾V功率分布,從而使濾光器和光探測(cè)器組成“探頭”
5.A/D轉(zhuǎn)換電路 選用逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器,它的轉(zhuǎn)換速度為25},s,器件內(nèi)部自帶參考電源,其溫度穩(wěn)定性好,芯片內(nèi)部包含有微機(jī)接口邏輯,可以方便地與微機(jī)總線聯(lián)接。
6.儀器的校準(zhǔn)與定標(biāo) 白校定標(biāo)需要·五塊色板對(duì)儀器進(jìn)行校正。校正過程是通過儀器軟件實(shí)現(xiàn)的,自校時(shí)首先測(cè)量某一己知Y, Z刺激值的白板,從健盤上輸入白板的參數(shù),然后測(cè)量白板,計(jì)算機(jī)將計(jì)算放大器對(duì)該白板的修正量,然后再分別側(cè)‘量其余若干塊標(biāo)準(zhǔn)色板,對(duì)儀器的備色區(qū)進(jìn)行正確的修正計(jì)算,儀器即達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)使用狀態(tài)。
7.光源色溫校正 由于棉花比較測(cè)色儀測(cè)量系統(tǒng)是一個(gè)開環(huán)系統(tǒng),除了光源供電系統(tǒng)要求很高的穩(wěn)定度以外,隨著儀器使用時(shí)間的延長,光源的色溫也會(huì)發(fā)生變化,這一變化將會(huì)破壞儀器的光譜響應(yīng)特性,為保證儀器光譜響應(yīng)特性的恒定,在微機(jī)系統(tǒng)中設(shè)置光源色溫校正軟件,儀器經(jīng)過一定時(shí)間運(yùn)行后,利用色溫校正軟件使光源的色溫重新工作在A標(biāo)準(zhǔn)光源狀態(tài)。