CCD光纤光谱仪于颜色在线测量中的应用
目前,颜色的测量方法主要有目视法、光电积分法和分光光度法三种:
1.目视法
目视法是一种最传统的颜色测量方法。由观察者在特定的照明条件下对产品进行目测鉴别,与CIE标准色度图比较,得出颜色参数。人眼不能准确识别微细的色彩差异,主观性性大,常判断失误,而且工作效率低,目视法在工业测色中的应用已越来越少。
2.光电积分法
光电积分法不是测量各个波长的色刺激值,而是在整个测量波长区间内,对被测颜色光能量进行一次性积分测量,得到三刺激值,再计算出样品的色品坐标等参数。通常用滤光片覆盖在探测器上,把探测器的相对光谱灵敏度修正成CIE推荐的光谱三刺激值。滤光片需满足卢瑟条件,以精确匹配光探测器。但在实际应用中,由于有色玻璃的品种有限,仪器不可能完全符合卢瑟条件,只能近似符合。
3.分光光度法
分光测色法是按CIE推荐的标准照明和观察条件下,通过测量颜色反射(透射)光谱,计算出颜色三刺激值,进而得出各种颜色参数。
传统的光谱仪光学系统结构复杂,需通过旋转光栅对整个光谱进行扫描,测量速度慢,并且还要将采来的样品经过粉碎、压片、研磨、溶解等预处理手段后,放在仪器的固定样品室内进行测量分析。与之相比,CCD光纤光谱仪有很多优点,如重量轻、体积小、价格低、测量速度非常快,适用于在线实时检测。
随低损耗光纤、低噪声高灵敏CCD阵列检测器、全息光栅和小型高效半导体等新型光电子器件的引入,使微小型光谱仪器性能明显提高,还具有以下特点:
1.光纤技术的引入,使待测物脱离了样品池的限制,采样方式变的更为灵活,利用光纤探头把远离光谱仪器的样品光谱源引到光谱仪器,以适应被测样品的复杂形状和位置。由光纤引入光信号还可使仪器内部与外界环境隔绝,可增强对恶劣环境(潮湿气候、强电场干扰、腐蚀性气体)的抵抗能力,保证了光谱仪的长期可靠运行,延长了使用寿命。
2.以电荷耦合器件(CCD)阵列作为检测器,对光谱的扫描不必移动光栅,可进行瞬态采集,并通过计算机实时输出。
3.采用全息光栅作为分光器件,杂散光低,提高了测量精度。
CCD光纤光谱仪系统具有模块化的特点,可根据应用的不同需要选择组件(包括各种不同类型的采样光纤探头,色散元件,聚焦光学系统和检测器等),搭建光学平台。虽然微小型光纤光谱仪的测量精度被认为低于传统的移动光栅-光电管设计的离线光度计,但已达到工业现场光谱分析的要求。