Спектрофотоколориметр
SPECTROPHOTOCOLORIMETER

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам, предназначенным для колориметрического анализа и фотометрии, и может применяться в областях науки, техники и промышленности, где необходимо точное определение цветовой информации об объектах сложной формы, например, для оценки цвета алмазов и бриллиантов.
Известен спектроколориметр «Радуга-2» (Мешков В.В., Матвеев А.Б. Основы светотехники. Ч.2. М.: Энергоатомиздат, 1989. 448 с., стр. 408-409), содержащий фотометрический шар, источник света, два зеркала, образцовую белую пластину, вращающийся обтюратор, 26 интерференционных фильтров, переключатель светофильтров, индикатор положения светофильтров, фотоэлектронный умножитель, операционный усилитель, аналогоцифровой преобразователь, блок автоматического управления, электронно-вычислительная машина, цифропечатающее устройство.
Недостатками данного технического решения является узкий диапазон рабочей области, связанный с возможностью работы только с объектами простой геометрической формы, и высокая погрешность измерения.
Наиболее близким по технической сущности к заявленной полезной модели является колориметр (Жбанова В.Л., Парвулюсов Ю.Б. О реализации оптико-электронного колориметра в колориметрической системе XYZ МКО 1931 г. // Геодезия и аэрофотосъемка. №1, Том 63, 2019, С. 104-111), содержащий источник излучения, источник питания, экран, систему юстировки, блок светофильтров, видеокамеру, включающую матричное фотоприемное устройство и микропроцессор, а также устройство обработки и отображения информации.
Недостатками этого технического решения является также узкий диапазон рабочей области, связанный с возможностью работы только с объектами простой геометрической формы, и высокая погрешность измерения цветовых параметров.
Техническая задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в уменьшении погрешности измерения цветовых параметров и расширении области применения.
Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей.
Это достигается тем, что известный спектрофотоколориметр, содержащий источник излучения, подключенный к источнику питания и оптически соединенный с фотометрическим блоком, механически соединенным с блоком юстировки, набор светофильтров, пропускающий отраженное излучение, цифровой матричный фотоприемник, регистрирующий снимки, соединенный с блоком обработки и отображения информации, подключенным к микропроцессору, снабжен оптическим блоком, соединенным с цифровым матричным фотоприемником, переключателем набора светофильтров, подключенным к блоку автоматического управления, а набор светофильтров выполнен в виде N интерференционных светофильтров, где N - целое число и равно числу интервалов при делении видимого диапазона спектра с шагом не более 10 нм.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, где представлена блок-схема спектрофотоколориметра.
Спектрофотоколориметр содержит источник питания 1, соединенный электрически с источником излучения 2, оптически с фотометрическим блоком 3, механически соединенным с блоком юстировки 4 и набор светофильтров 5 из N интерференционных светофильтров, где N - целое число, оптически взаимодействующих с оптическим блоком 6 и цифровым матричным фотоприемником 7, соединенным электрически с блоком обработки и отображения информации 8 и микропроцессор 9, блоком автоматического управления 10, соединенным электрически с переключателем 11 набора светофильтров 5.
Спектрофотоколориметр работает следующим образом.
Излучение от источника излучения 2, подключенного к источнику питания 1, по нормали освещает исследуемый объект в фотометрическом блоке 3, образуя диффузное освещение. Отраженный от объекта световой поток под 45° к нормали проходит по отдельности через каждый интерференционный светофильтр в наборе светофильтров 5, замена которых производится переключателем 11, управляемым блоком автоматического управления 10, проходя через оптический блок 6, строящий изображение на цифровом матричном фотоприемнике 7, регистрирующим снимок и отправляющим его на блок обработки и отображения информации 8 и микропроцессор 9, где и обрабатывается через равный интервал времени для каждого из N интерференционных светофильтров, предназначенных для выделения узких участков спектра, поочередно, где N число интервалов при разбиении видимого диапазона спектра от 400 до 770 нм с шагом не более 10 нм, что повышает точность графиков спектральных характеристик. Блок обработки и отображения информации 8 выделяет рабочую область изображения объекта сложной формы. В результате получается N снимков, что позволяет находить среднее распределение яркости каждой области и строится спектральная зависимость с количеством N интервалов, по которой определяются цветовые параметры объекта в любой колориметрической системе, введенной в микропроцессор 9. Блок юстировки 4 перемещает объект исследования относительно матричного фотоприемника 7 и источника излучения 2. Оптический блок 6 может быть выполнен как объектив. Наличие фотометрического блока 3 необходимо для исключения посторонней засветки.
Источником излучения может быть любой источник по выбору оператора, в зависимости от условий съемки.
Расчеты цвета объекта проводят в международной колориметрической системе XYZ МКО, как универсальной системе, являющейся промежуточной при цветовых преобразованиях.
Экспериментально установлено, что за счет использования большего числа светофильтров с малым шагом (не менее 10 нм), повышается качество выборки спектра, а координаты цветности в спектрофотоколориметре имеют погрешность на 10% меньше чем в прототипе.
Использование спектрофотоколориметра приводит к расширению функциональных возможностей, что позволяет работать с объектами сложной формы и улучшить цветопередачу устройства, уменьшив погрешность измерения цветовых параметров.