顏色傳感技術(shù)是現(xiàn)代顏色測量儀器核心技術(shù)之一，已發(fā)展為集光學(xué)、機(jī)械、電子于一體的系統(tǒng)。隨著現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)向高速化、自動(dòng)化方向的發(fā)展。對(duì)產(chǎn)品顏色的檢查和顏色品質(zhì)的控制提出了嚴(yán)格的要求，使用顏色測量儀器也成為了對(duì)產(chǎn)品顏色進(jìn)行客觀評(píng)價(jià)的主要手段。

在顏色的檢測與識(shí)別中，影響其準(zhǔn)確度的參數(shù)有很多．如照明光源、傳感器特性、接收部分、信號(hào)處理等，都會(huì)直接影響到測量的結(jié)果。如何處理好這些參數(shù)從而得到準(zhǔn)確的測量結(jié)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(yīng)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(shí)現(xiàn)方法。

1 測量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及測量原理

如圖1所示，本系統(tǒng)主要由顏色傳感器、照明光源、信號(hào)處理電路、單片機(jī)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(gòu)成物體顏色的三基色的反射比率實(shí)現(xiàn)顏色檢測的，由于其精密度極高，所以能準(zhǔn)確區(qū)別極其相似的顏色，甚至是相同顏色的不同色調(diào)。本設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)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(fā)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(shí)踐上都能提高照明效果，并且簡化設(shè)計(jì)方法。多個(gè)白色發(fā)光二極管組成環(huán)形45°(照明)/0°(測量)環(huán)形照明系統(tǒng)。

1.3 信號(hào)處理電路

顏色傳感器的輸出信號(hào)一般是納安級(jí)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(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，以便后續(xù)A/D轉(zhuǎn)換電路和單片機(jī)進(jìn)行處理，同時(shí)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(hào)的轉(zhuǎn)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(hào)源可以看作是內(nèi)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(duì)于輸入阻抗和放大倍數(shù)均無窮大的理想運(yùn)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(shí)際上，運(yùn)算放大器輸入阻抗不是無窮大，電阻Rf的增大要受到運(yùn)算放大器輸入阻抗的限制。考慮到偏置電流IB對(duì)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(yùn)算放大器的偏置電流IB，其次是噪聲電壓和零點(diǎn)漂移。要實(shí)現(xiàn)微電流測量，運(yùn)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(diào)電壓及漂移小；⑤噪聲小。