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微型光纤光谱仪在颜色测量中的应用 光纤光谱仪技术指标

时间:2020-07-30    来源:仪多多仪器网    作者:仪多多商城     
光谱学是测量紫外、可见、近红外、红外波段光强度的一种技术。光谱测量的应用范围非常广泛,如颜色测量、化学成份的浓度测量、发光辐射分析等。

传统的光谱仪由于体积庞大、价格昂贵,从而限制了它们的工业在线应用,只能用于实验室检测。荷兰Avantes公司的微型光纤光谱仪采用光纤作为信号采集装置,使测量不受地点、环境和距离等因素的制约;而且体积减小到手掌般大小,成本也大大降低;此外,它的测量速度非常快、测量精度高。这些特点使得它可以用于工业在线分析,从而大大扩展了光谱仪的应用领域。

颜色测量背景知识

物体的颜色可以由CIE1976(L*a*b*)颜色空间来表述。L*代表颜色的亮度。正a*值代表红色,负a*值代表绿色。与此相似,正b*值代表黄色,负b*值代表蓝色。L*a*b*值可由样品(物体)的CIE 三刺激值X,Y,Z和标准光源的三刺激值Xn, Yn, Zn推导得到。

标准光源的三刺激值Xn, Yn, Zn是常数,只与所选择的标准光源类型有关。


图1AvaSoftColar颜色测量软件界面

物体颜色的CIE三刺激值X,Y,Z是把标准光源的相对功率P、物体的反射率R(或透射率T)和CIE标准观测函数xλ, yλ, zλ(2度或10度角)相乘得到。把所得到的值在可见光范围内(从380到780nm,5nm步长)对波长进行积分就可得到三刺激值。

色度坐标x, y, z可通过把三刺激值X,Y,Z分别与它们的和相除得到:

另一个常用的表述颜色参数a*和b*的方法是用色调角(h*)和色度(C*)。

色调角的测量是从红色方向(+a*)h*=0开始,沿逆时针增加:

色度被定义为从点a* = b* = 0到采样点的线段长度:

常用的描述色差的参数△ELab ,被定义为:

其中,△L*,△a*,△b*表示参考颜色与实际测量的L*a*b*值之差。

颜色测量仪器

Avantes公司可以为用户提供两款用于颜色测量的微型光谱仪系统。

多用途颜色测量光谱仪——AvaSpec2048

AvaSpec2048是一款操作简单,测量精度高,中等价位的微型光纤光谱仪。它采用对称式CzernyTurner光学平台设计,信号光由一个标准的SMA905接口进入光学平台,经一个球面镜准直,然后由一块平面光栅分光,经由第二块球面镜聚焦到2048个像素的CCD阵列上。


图2 AvaSpec2048光谱仪

AvaSpec2048的主要特点

● 响应速度快,灵敏度高。
● 分辨率高,测量准确。
● 热稳定性好,温飘系数为0.1像元/℃。

AvaSpec2048颜色测量系统包括AvaSpec2048光谱仪、AvaLightHAL卤素灯、标准反射探头、白色参考瓦和AvaSoftColor颜色测量软件(需和AvaSoftFull全功能软件一起订购)。光纤的方便灵活性使得它可以远距离测量任何形状物体表面颜色,克服了目前市场上的色差仪和分光测色仪的缺陷。

此外,该系统还可以进行吸收率、反射率测量、辐射发光测量等(可能需要选购其它附件),实现一机多用。

鼠标式颜色测量光谱仪—— AvaMouse针对平面物体颜色测量,Avantes 公司专门开发了一种低价位鼠标式光谱仪AvaMouse。它由一个内置氙灯(每秒闪光35次)、集成光电二极管阵列和微型光学平台组成,通过RS232接口或USB接口与计算机连接。

AvaMouse的主要特点

● 专为快速颜色测量而设计——可用于涂料、汽车
喷漆、油墨、塑料、纺织、印刷、纸业等行业的实验室和生产车间。
● 轻巧、耐用的便携式设计——机身如同鼠标一般大,重量轻,操作灵活。
● 采用0/45° 设计— — 可以用于测量高光泽度的物体颜色。
● 与Mix2Match颜色配比软件配合使用,可以进行电脑配色。


图3 AvaMouse光谱仪

颜色测量软件

无论使用哪种光谱仪测量颜色,都需要AvaSoftFull全功能软件和AvaSoftColor颜色测量应用软件。Avantes 公司还提供AS161DLL和ColarDLL二次开发软件和Mix2Match颜色配比软件,供广大工业用户使用。

AvaSoftFull全功能软件界面友好,操作简单,功能全面,用户可以在对话框中设置数据采集的参数(如探测器积分时间,自动校正暗背景,信号平均,样条插值和光谱平滑), 同时软件还有自动校准波长、校准漂移和周期性自动存储光谱等功能。

AvaSoftColor颜色测量应用软件是为用光谱仪系统进行在线颜色测量而开发的。它可用于反射式颜色测量,AvaSoft颜色测量应用软件可以计算CIE 1976 L*a*b*颜色参数,也可以计算其它常用的参数如色调(Hue),色度(Chroma)和X,Y,Z值等。

这些参数可以用一个CIELAB表(如图4)显示,也可以同时监测多至8个颜色参数)随时间变化(如图5)。还可以把在线测量到的L*a*b*值保存到数据库中,然后再把数据库中的一个产品颜色作为参考色。通过比较测量得到的L*a*b*值和参考色,就可以得到色差(△Elab,△L*,△a*,△b*)。


图4:CIELAB表


图5:参数随时间变化的图形

通过采用发射测色法还可以测量光源的颜色(如LED)。这种测量需要一个辐射光谱来计算颜色参数x,y和z。通过AvaSoftIrrad辐射测量应用软件,可以进行比相对辐射测量模式(假设一个已知色温的理想黑体光源)更准确的绝对辐射测量。基于上面的原因,辐射颜色计算或“光颜色”计算是辐射测量应用软件的功能之一。

对于油墨、涂料生产商,印染厂、印刷厂或别的需要电脑配色的行业,Avantes公司提供了Mix2Match颜色混合及匹配软件。它的主要功能是创建一个新颜色与数据库中的已知颜色进行比对并进行校正,也可以创建一个新颜色来与着色文件中的颜色进行比对。

Mix2Match软件进行颜色匹配的步骤:

1.测量原始颜色
2.计算机生成适当的混色配方
3.把产生的样品颜色与原始颜色进行比较
4.使用改进程序优化混色配方

综上所述,AvaSpec2048和AvaMouse便携式微型光谱仪得出现必将给颜色测量领域带来新的选择,使工业在线颜色测量成为可能。



    拆解便携式光纤光谱仪的过程,不同部件分别起到什么作用呢,下面维库小编就带你一起来看下。


    便携式光纤光谱仪广泛应用于冶金、铸造、机械、金属加工、汽车制造、有色、航空航天、兵器、化工等领域的生产过程控制,中心实验室成品检验等,可用于Fe、Al、Cu、Ni、Co、Mg、Ti、Zn、Pb等多种金属及其合金样品分析。

 


    便携式光纤光谱仪可对片状、块状以及棒状的固体样品中的非金属元素(C、P、S、B等)以及金属元素进行准确定量分析。


    便携式光纤光谱仪详细操作:


    1、拆机


    (1)打开激发台门,取下防护板。然后拧松紧固电极的黑色旋钮,将电极压下去或t者小心取出。


    (2)拧松激发台的两个固定螺丝,将激发台与光路接口部分小心拔开。


    (3)取出石英杯及两个O型环,用酒精、脱脂棉或医用纱布将激发台、石英杯、电极底座、O型环、电极依次擦干净。如果激发台里脏得厉害,可以先用吸尘器吸,然后再擦。


    (4)将石英杯、O型环放回原处,.固定好激发台。


    (5)将电极装回原处,用电极量规调整好电极与激发台面的距离。


    (6)拧紧紧固电极的黑色旋钮。


    2、擦透镜


    (1)按清理激发台火花室的操作将激发台取出,将激发台档板里侧的光路开关由开的位置(Open)用手完全拨到关的位置(Close)。


    (2)将激发台档板内侧透镜的加热xian卡子小心用手取下


    (3)用手小心将光路部分向外拔出。不要过分弯曲附在光路通道上的细铜管。(必须小)心,缓慢)。


    (4)拧松透镜底部的两个固定黄铜螺丝,以便松开锁紧夹。


    (5)顺时针方向将红色刻花球形柄拧几扣,能看到将透镜顶出来,然后将透镜底座的两个开口部分与夹头黄铜螺丝对齐,大约转动1/8圈,小心取出透镜(带底座),同时在取透镜时还要小心不要被烫到。用绸布蘸取酒精小心擦拭,注意不要用硬物擦伤碰透镜。


    (6)擦完透镜后,先将透镜装回原位,注意将透镜底座的两个开口部分对准黄铜螺丝,并且红色的球形柄要反时针拧几扣,使它的螺丝头面低于透镜底座或保持在同一平面,否则透镜装不合适。


    (7)装上透镜后,将透镜底座的两个开口位置与黄色螺丝错开位置,并拧紧黄色螺丝夹头,此时透镜的位置与先前取下的透镜加热导线卡子是比较垂直的。


    (8)把光路开关由关Close完全拨到开Open的位置,然后把光路部分小心装上。


    (9)按顺序将激发台及火花室部分装好。最后别忘记用量规调整电极的距离,当透镜清理干净后,别再用手指触及他的表面。


    便携式光纤光谱仪主要特点:


    强大的电池功能以及模块化设计适合各种复杂环境的检测


    便携式光纤光谱仪出现排气不畅故障,氩气排气管路堵塞,火花室下部的弯头内有异物,氩气过滤器入口端有异物。


    一般这种情况需要更换排气管,并定期对排气管路进行吹扫。


    便携式光纤光谱仪有时候会出现真空泵不自动启动故障。这个时候需要先看泵油温度是否较低,重新断电后,手动启动真空泵,有时需停顿一下,再试。


    有时候也会出现真空值下降快的情况,我们需要真空值曲线是否平缓,否则,有漏气的地方,检查真空室真空盖密封性,更换密封圈或对角紧固螺丝。


    一般情况下光谱仪光强值下降,原因一般多为透镜脏,或者入射狭缝污染和光纤老化,这个时候需要我们擦拭透镜,清理狭缝,更换光纤。


    便携式光纤光谱仪P、S稳定性不好,检查真空泵是否被误关掉,真空光路镜片是否需要清洗,一个维护不好的光路会导致错误的重现性和分析结果。需要我们检查真空泵及清洗镜片。





  【仪器网 使用手册】光纤光谱仪是光学仪器的主要构成部分。由于其检测精度高、速度快等优点,已成为光谱测量学中使用的重要测量仪器被广泛应用于农业、生物、化学、地质、食品安全、色度计算、环境检测、医药卫生、LED检测、半导体工业、石油化工等领域。
 
  操作步骤:
 
  1、开光谱仪电源
 
  2、开计算机电源
 
  3、在文件管理器中用鼠标指按UVWinLab图标,此时出现UVWinLab的应用窗口,仪器已准备好,可选用适当方法进行分析操作。
 
  使用方法:
 
  1、扫描(SCAN),用以进行光谱扫描。
 
  2、时间驱动(TIMEDRIVER),用以观察一定时间内某种特定波长处纵坐标值的变化。
 
  3、波长编程(WP)用以在多个波长下测定样品在一定时间内的纵坐标值变化,并可以计算这些纵坐标值的差或比值。
 
  4、浓度(CONC)用以建立标准曲线并测定浓度。
 
  5、进入所需方法,在方法窗口中选择所需方法的文件名。
 
  注意事项:
 
  1、测试时应佩戴相应护目镜,防止激光对眼睛造成伤害。
 
  2、测试时应在暗室中,避免外来光源对测试造成误差。
 
  3、测试时应只让少量激光射入光纤,避免大量激光射入损伤测试元件。


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