一種基于法布里-珀羅干涉器的光譜測色儀的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基于法布里-珀羅干涉原理的光譜測色儀。它由光學(xué)系統(tǒng)、電路系統(tǒng)和計算機(jī)三部分組成。白光LED的光線通過光纖耦合進(jìn)入法布里-珀羅(F-P)可調(diào)濾波器，由計算機(jī)驅(qū)動控制電路調(diào)節(jié)法布里-珀羅濾波器的輸出波長；波長可調(diào)的單色光進(jìn)入積分球內(nèi)，經(jīng)勻光后照在樣品上。樣品的反射光被放置于積分球頂端偏8°的光電探測器所接收，探測器輸出信號通過光電轉(zhuǎn)換、放大、A/D轉(zhuǎn)換，計算機(jī)根據(jù)色度學(xué)公式計算得到樣品顏色。該光譜儀主要是能對顏色進(jìn)行快速，便捷，精確地測量。
【專利說明】一種基于法布里-珀羅干涉器的光譜測色儀
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于法布里-珀羅干涉原理的光譜測色儀，屬于光譜測色儀器領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著行業(yè)的發(fā)展，顏色已經(jīng)作為產(chǎn)品質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，因此需要測量顏色儀器不斷地發(fā)展來滿足現(xiàn)實(shí)需求。目前，顏色的測量方法主要有目視法、光電積分法和分光光度法三種。傳統(tǒng)的顏色測量儀器體積龐大，造價貴，不易于攜帶，使得運(yùn)用范圍受到極大限制。本發(fā)明提出了一種基于法布里-珀羅干涉原理的測色光譜儀，它不僅制造成本低，推廣面大，而且體積小，可以便攜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種基于法布里-珀羅干涉原理的光譜測色儀，能對物體表面顏色進(jìn)行快速、精確、實(shí)時地測量。
[0005]本發(fā)明主要由光學(xué)系統(tǒng)、控制模塊和計算機(jī)三部分組成；光學(xué)系統(tǒng)包括白光LED光源(I)、可調(diào)濾波器(2)、積分球(3)、光電探測器(4)和樣品(9);電路系統(tǒng)包括放大電路
[5]、A/D轉(zhuǎn)換(6)、控制電路(7);計算機(jī)⑶則通過接口與電路系統(tǒng)相連，用來操作和控制儀器的運(yùn)行、光譜測色數(shù)據(jù)采集、處理、存儲、顯示。
[0006]可調(diào)濾波器由法布里-珀羅原理實(shí)現(xiàn)，法布里-珀羅可調(diào)濾波器的兩塊平面鏡內(nèi)表面涂有高反射材料，通過改變兩塊平面鏡之間的距離，由nh = λ /2實(shí)現(xiàn)波長可調(diào)，其中n、h分別為兩塊平面鏡之間的介質(zhì)折射率和間隔，λ是輸出波長。法布里-珀羅可調(diào)濾波器由計算機(jī)驅(qū)動控制電路調(diào)節(jié)法布里-珀羅濾波器的輸出波長。
[0006]白光LED的光線通過光纖耦合進(jìn)入法布里-珀羅(F-P)可調(diào)濾波器，波長可調(diào)的單色光進(jìn)入積分球內(nèi)，經(jīng)勻光后照在樣品上。樣品的反射光被放置于積分球頂端偏8度的光電探測器所接收，探測器輸出信號通過光電轉(zhuǎn)換、放大、A/D轉(zhuǎn)換，計算機(jī)根據(jù)色度學(xué)公式計算得到樣品顏色。從而對顏色進(jìn)行快速，便捷，精確地測量。
[0007]光源采用白光LED，白光LED由紫藍(lán)光LED、藍(lán)光激發(fā)YAG熒光粉的pc_LED和紅光LED構(gòu)成，所述紫藍(lán)光LED峰值波長為390-420nm、帶寬17_30nm的LED，所述藍(lán)光激發(fā)YAG熒光粉的pc-LED的色溫為3000-6000K，所述紅光LED峰值波長為620_670nm、帶寬17_30nm的LED，構(gòu)成波長范圍為380nm-780nm的連續(xù)可見光。
[0008]積分球作為光收集器，其左邊設(shè)有光纖固定座，作為照明光入射；頂端偏8°位置布置光電探測器，作為光信號探測用；底部為測量窗口，分別放置被測樣品、黑腔和標(biāo)準(zhǔn)漫反射白板的參考樣品。積分球直徑為40-70mm，內(nèi)涂硫酸鋇、氧化鎂或聚四氟乙烯漫反射材料。
[0009]檢測器采用硅光電池，能夠把光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，再通過放大、A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字形式輸出。[0010]計算機(jī)通過接口與電路系統(tǒng)相連，主要是用來操作和控制儀器的運(yùn)行，負(fù)責(zé)采集、處理、存儲、顯示光譜數(shù)據(jù)。
[0011 ] 該測色儀采用光譜光度測色法，在儀器的測量窗口，先后放置黑腔和標(biāo)準(zhǔn)漫反射白板，作為光譜測量的O和光譜反射率標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行校準(zhǔn)。接著，由被測樣品取代標(biāo)準(zhǔn)漫反射白板和黑腔，通過儀器掃描即可直接測量出樣品的光譜反射比值P (λ)。然后根據(jù)三刺激值公式計算:
【權(quán)利要求】
1.一種基于法布里-珀羅干涉原理的光譜測色儀，包括光學(xué)系統(tǒng)、電路系統(tǒng)和計算機(jī)三部分。其特征是光學(xué)系統(tǒng)包括白光LED光源(I)、可調(diào)濾波器(2)、積分球(3)、光電探測器⑷和樣品(9);電路系統(tǒng)包括放大電路(5)、A/D轉(zhuǎn)換(6)、控制模塊(7);計算機(jī)⑶則通過接口與電路系統(tǒng)相連，用來操作和控制儀器的運(yùn)行、光譜測色數(shù)據(jù)采集、處理、存儲、顯示。
2.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的基于 法布里-珀羅干涉原理的光譜測色儀，其特征是可調(diào)濾波器采用法布里-珀羅可調(diào)濾波器，法布里-珀羅可調(diào)濾波器的兩塊平面鏡內(nèi)表面涂有高反射材料，通過改變兩塊平面鏡之間的距離，由nh = λ /2實(shí)現(xiàn)波長可調(diào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的基于法布里-珀羅干涉原理的光譜測色儀，其特征是法布里-珀羅可調(diào)濾波器由計算機(jī)驅(qū)動控制模塊調(diào)節(jié)法布里-珀羅濾波器的輸出波長。
4.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的基于法布里-珀羅干涉原理的光譜測色儀，其特征是光源采用白光LED，所述白光LED由紫藍(lán)光LED、藍(lán)光激發(fā)YAG熒光粉的pc_LED和紅光LED構(gòu)成，其波長范圍為380nm-780nm。
5.根據(jù)權(quán)利要求書1、4所述的基于法布里-珀羅干涉原理的光譜測色儀，其特征是所述紫藍(lán)光LED峰值波長為390-420nm、帶寬17_30nm的LED，所述藍(lán)光激發(fā)YAG熒光粉的pc-LED的色溫為3000-6000K，所述紅光LED峰值波長為620_670nm、帶寬17_30nm的LED。
6.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的基于法布里-珀羅干涉原理的光譜測色儀，其特征是白光LED經(jīng)可調(diào)濾波器后、耦合到光纖、入射到積分球內(nèi)，積分球直徑為40-70mm，內(nèi)涂硫酸鋇、氧化鎂或聚四氟乙烯漫反射材料。經(jīng)積分球勻光后照在樣品上。樣品的反射光被放置于積分球頂端偏8°的光電探測器所接收，探測器輸出信號通過光電轉(zhuǎn)換、放大、A/D轉(zhuǎn)換，計算機(jī)根據(jù)色度學(xué)公式計算得到樣品顏色。
7.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的基于法布里-珀羅干涉原理的光譜測色儀，其特征是在儀器的測量窗口，先后放置黑腔和標(biāo)準(zhǔn)漫反射白板，作為光譜測量的O和標(biāo)準(zhǔn)光譜反射率曲線進(jìn)行校準(zhǔn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的基于法布里-珀羅干涉原理的光譜測色儀，其特征是由被測樣品取代標(biāo)準(zhǔn)漫反射白板，通過調(diào)節(jié)法布里-珀羅的出射波長，測量出樣品的光譜反射比值P (λ)。然后根據(jù)三刺激值公式計算
【文檔編號】G01J3/46GK103900695SQ201210589978
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2012年12月27日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月27日
【發(fā)明者】魯玉紅, 金尚忠, 鄭健, 邵茂豐 申請人:中國計量學(xué)院