棉花比色计的测定原理及结构性能 浙江大学, 山东省, 比色计, 测量

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　由我所与浙江大学、山东省纤检所研制的小窗口型棉花比较测色仪，测试窗口面积为100 x 100}n1=自动化程度。本仪器是在消化与吸收美国I}.V.I0}0型棉花比色计基础上，进行设计与研制的，并于最近由山东省经委委托山东省标准计量局组织鉴定，鉴定认为：达到八十年代国际同类产品的先进水平，填补了国内空白。现将仪器的原理、结构、性能简介如下。　　一、原理
　　棉花色泽的测量应归结为应用色度学的基本原理测量棉花的明度、色调与饱和度，一个物体的颜色，如果用色度学的术语来描述时，可用三个基本参数表示它的特性，即明度、色调、饱和度。鉴于棉花的色调比较一单一，基本上是白中带黄，因此可简化为用明度和黄色饱和度两个参数{一苗述。
　　由于人眼对颜色明度、饱和度的分级不存在线性关系，在色度学研究中提出了很多颜色空间，亨特< Hunter）系统是其中之一。美国材料试验协会AS1'MD2253-81《尼克松-亨特棉花比较测色仪测定原棉色泽的试验方法》中采用了亨特系统：亨特系统R},b与国际照明委员会CIE1931色度系统存在下列关系式：
　　Ra=Y
　　于是应用CIE 1931系统测量出棉花的Y, Z二个刺激值，就可以计算出棉花的反射率（R,}）和黄度（+b）参数，用Rd和+b代表棉花色泽的特性，并作为分级的依据。
　　二、结构应用
　　光电积分法测量棉花的色参数是按CIE推荐的450/0.照明测量几何条件（见图1），光路中的孔径角等等应符合CIE文件N015, 2 < 1986）的要求。仪器的工作过程如下，对称的光源1; 2（为标准A光源）以450方向照明棉花样品，由棉花表面漫反射的光在。“方向被Y和Z探测器接收，测量系统启动后，探测器的光电信号分别被放大，微机系统通过接口电路、A/D变换器和模拟开关对Y, Z探测器采样，然后微机软件处理采样信号，输出R,}和十h参数，并于显示器显示图形及参数。有关器件及其功能说明如下：
　　1.光源 采用石英外壳光效较高的卤电钨灯，色温为2856K,功率50}7p',由稳压源供电。光源以样品法线45”方向二边照明样品，窗口的照明均匀度好。
　　2.光栏 仪器中应用很多结构合理的光栏，使得外界杂散光不易进入测量系统，提高了仪器的测量精度。
　　3.快门 由于棉花比较测色仪周围环境温度的变光化，性能良好的运算放大器也会有少量漂移，为了消除这些称为暗电流“本底”的干扰信号，设置了一个快门，在仪器进行正常测试之前，关闭快门，微机对暗电流“本底”采样，在以后的测试过程中扣除“本底”,获得正确的样品信号，达到零位自动校正，这样可以保证仪器有高的重复精度。
　　4.光探测器 采用了高灵敏度的硅光电器件，在其前面选置若干片大小相同、牌号不同、厚度不同的色玻璃滤色片，这些滤色片构成的滤光器改变入射光的光谱功率分布，从而使滤光器和光探测器组成“探头”<Y探测器或Z探测器）具有所需的相对光谱响应，即符合CIE1931标准色度观察者的视见函数。
　　5.A/D转换电路 选用逐次逼近式A/D转换器，它的转换速度为25},s,器件内部自带参考电源，其温度稳定性好，芯片内部包含有微机接口逻辑，可以方便地与微机总线联接。
　　6.仪器的校准与定标 白校定标需要·五块色板对仪器进行校正。校正过程是通过仪器软件实现的，自校时首先测量某一己知Y,  Z刺激值的白板，从健盘上输入白板的参数，然后测量白板，计算机将计算放大器对该白板的修正量，然后再分别侧‘量其余若干块标准色板，对仪器的备色区进行正确的修正计算，仪器即达到标准使用状态。
　　7.光源色温校正 由于棉花比较测色仪测量系统是一个开环系统，除了光源供电系统要求很高的稳定度以外，随着仪器使用时间的延长，光源的色温也会发生变化，这一变化将会破坏仪器的光谱响应特性，为保证仪器光谱响应特性的恒定，在微机系统中设置光源色温校正软件，仪器经过一定时间运行后，利用色温校正软件使光源的色温重新工作在A标准光源状态。