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RGB三基色原理的色度儀的設計(圖)

上傳人:admin

上傳時間: 2007-09-27

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顏色傳感技術是現代顏色測量儀器核心技術之一,已發展為集光學、機械、電子于一體的系統。隨著現代工業生產向高速化、自動化方向的發展。對產品顏色的檢查和顏色品質的控制提出了嚴格的要求,使用顏色測量儀器也成為了對產品顏色進行客觀評價的主要手段。

在顏色的檢測與識別中,影響其準確度的參數有很多.如照明光源、傳感器特性、接收部分、信號處理等,都會直接影響到測量的結果。如何處理好這些參數從而得到準確的測量結果是目前的主要問題之一。目前在檢測中三基色(RGB)顏色傳感器應用較為廣泛,本文將介紹一種基于RGB三基色原理的手持式顏色檢測儀的實現方法。

1 測量系統結構及測量原理

如圖1所示,本系統主要由顏色傳感器、照明光源、信號處理電路、單片機和液晶顯示等部分組成。

1.1 顏色傳感器

RGB三基色傳感器是通過測量構成物體顏色的三基色的反射比率實現顏色檢測的,由于其精密度極高,所以能準確區別極其相似的顏色,甚至是相同顏色的不同色調。本設計方案選用的是MCS系列的RGB三基色顏色傳感器。

1.2 照明光源

本設計要求的測量光譜范圍為380nm~750nm,而白色光基本能夠覆蓋此光譜范圍,因此選擇白色貼片發光二極管照明。用白色光照明代替多種單色光模擬白光照明,從理論和具體實踐上都能提高照明效果,并且簡化設計方法。多個白色發光二極管組成環形45°(照明)/0°(測量)環形照明系統。

1.3 信號處理電路

顏色傳感器的輸出信號一般是納安級的微小電流,這給測量帶來了不便。首先,要將微小的電流信號轉換為電壓信號,以便后續A/D轉換電路和單片機進行處理,同時還要完成放大的過程。如何在盡量減小失真的情況下完成光電流信號的轉換和放大,是測量工作中必須要解決的問題。

1.3.1 微電流測量原理

微電流信號源可以看作是內阻非常大的電流源IS,具有接地端的微電流測量原理如圖2所示。對于輸入阻抗和放大倍數均無窮大的理想運算放大器來講,輸出電壓V0=ISRf。理論上,只要電阻Rf取得足夠大,即使電流IS很小,也可得到較大的輸出電壓V0。

實際上,運算放大器輸入阻抗不是無窮大,電阻Rf的增大要受到運算放大器輸入阻抗的限制。考慮到偏置電流IB對被測電流IS的分流,則V0=-(IS-IB)Rf,如果IB大于IS,則IS無法測量。

影響微電流測量靈敏度的首要因素是運算放大器的偏置電流IB,其次是噪聲電壓和零點漂移。要實現微電流測量,運算放大器要滿足:①偏置電流IB<被測電流IS;②輸入阻抗RI>>反饋電阻Rf;③增益、共模抑制比高;④失調電壓及漂移小;⑤噪聲小。

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