在线式分光测色仪研究

《在线式分光测色仪研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、密级:中国科学院大学IniversinofChineseAcadem�ofSciences博士学位论文作者姓名：刘怡轩指导教师：颜昌翔研究员中国科学院长春光学精密机械与物理研究所学位类别：工学博士学科专业：光学工程培养单位：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所2015年4月独仓性声明本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师指导下独立进行研宄工作所取得的成果。据我所知，除了特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研宄成果。对本人的研宄做出重要贡献的个人和集体，均己在文中作了明确的说明。本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名曰期：学位论文使用

2、授权书本学位论文作者完全了解中国科学院大学及中国科学院长春光学精密机械与物理研宄所有关保留、使用学位论文的规定，即：中国科学院大学及中国科学院长春光学精密机械与物理研宄所有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许论文被査阅和借阅。本人授权中国科学院大学及中国科学院长春光学精密机械与物理研宄所可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以釆用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编本学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书）学位论文作者签名：夂土

3、名:jj'fe衧指导教师签名期：日期：少如_期学位论文作者毕业后去向:工作单位：电话:通讯地址

4、：邮编:密级:博士学位论文在线式分光测色仪研究作者姓名：刘怡轩指导教师:颜昌翔研究员中国科学院长春光学精密机械与物理研究所学位类别:工学博士学科专业:光学工程培养单位:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所2015年4月StudyofSpectrophotometerforOn-lineColorMeasurementByLiuYi-xuanADissertationSubmittedtoUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofDoctoro

5、fscienceinengineeringChangchunInstituteofOptics,FineMechanicsandPhysicsChineseAcademyofSciencesApril,20151摘要在线式分光测色仪研究刘怡轩（光学工程）导师：颜昌翔研究员摘要分光测色仪是颜色测量行业中最基本的仪器，由于测量精度高，应用最为广泛。在线式颜色测量是指，将分光测色仪安装在生产线上，可以及时获得生产线上产品颜色信息，实时监测产品质量情况，有利于减少生产浪费，提高生产效率。在测量过程中，产品不用离开生产线，更不用停止生产，可极大地节约时间和人力成本。根据工业生产中纸

6、张颜色测量的应用需求，研究在线式分光测色仪的相关技术并研制一台原理样机，从而为国产化的实现打下基础。针对应用需求，提出了完整的仪器指标体系。根据色度学基础理论及误差理论，对颜色测量误差和仪器精度进行了深入的分析论证，研究了光谱反射率因数光度误差、波长误差、光度随机误差对颜色测量的影响，得出了颜色测量精度和仪器设计精度之间的关系，为仪器设计提供依据。对仪器设计方案进行选择、论证，最终确定了，采用45°环形照明/0°接收测量几何条件、脉冲氙灯和双光束光谱仪组合、内部定标和外部定标结合、不同光谱照明切换用于荧光颜色测量、使用距离传感器解决被测物抖动的总体及分系统设计方案。根据应

7、用指标选择合适的探测器，进行了Czerny-Turner结构光谱仪光学系统设计，光谱范围为340~740nm，光谱分辨率约2nm，用滤光片消除了二级衍射光谱，用消杂光光阑解决了光纤和光谱仪数值孔径不匹配的问题。进行了样品探测支路收集系统设计，采用将光纤端面放置在光学系统的像方焦平面处的设计方法，对物体上整个被测区域光谱信息收集得更加均匀，可以防止局部颜色不均匀对测量造成影响，而且光学系统收集光能量变化对被测物抖动不敏感。选择光源并进行了45°环形照明系统设计，通过对椭球面、普通超环面、2中国科学院大学博士学位论文：在线式分光测色仪研究柱面三种环形反射镜的对比分析，最终选择

8、柱面作为照明系统的环形反射镜，进一步分析得出，目前仅通过光学系统设计的方法，实现接收光能量对被测物抖动不敏感是难以实现的。研究了双光束光谱仪的数据处理算法，有效的校正了光源输出能量波动给颜色测量带来的误差，保证仪器自身测量数据的稳定性。研究了使用距离传感器后数据处理算法，有效补偿了被测物抖动给颜色测量带来的误差，保证仪器在线式测量数据的稳定性。根据设计方案，进行了机械结构设计，电子学设计及软件设计，研制过程中，首先进行各模块的组装调试工作，然后再将各模块进行联合实验，最后再将各模块安装到箱体中，对整机进行集成，完成原理样机的研