色差仪光学系统的构成及光电检测器件的要求

色差仪是利用仪器内部的标准光源照明，用具有特定光谱灵敏度的光电积分元件，直接测量物体颜色的三刺激值X、Y、Z，并且用仪器的中端处理设备即配有专用程序的计算机和打印机，直接计算和打印出物体颜色的其它参数的专用测色仪器。本文对色差仪光学系统的构成及光电检测器件的要求做了介绍，对此感兴趣的朋友可以了解一下！

色差仪光学系统的构成：

一般来说，色差仪的光路系统主要由光源、透镜、隔热玻璃、导光筒、积分球和滤色片等几个部分构成，具体如下：

1.光源

光源首先考虑的是稳定性，光源定向性，寿命以及最终获得的光谱曲线的有效性。目前采用的多为卤素石英钨丝灯及氙灯两种光源。

钨灯是颜色测量仪器最常用的光源，它是一个内充惰性气体或者卤素（防止钨丝氧化和热蒸发）的白炽灯泡。用钨作灯丝材料是因为钨具有足够的强度，并能经受高温。经测试在可见光区钨灯的光谱曲线与黑体发射器光谱曲线几乎完全重叠。随着近年稳压电源和脉冲电源的发展，钨灯能够提供重复稳定的，高色温的光束，完全可以满足外观颜色测量对光源的需要。

氙灯是另一种常用于颜色测量仪器的光源。它是一个装有一对电极的充满氙气的密封玻璃管。当在电极上加上高电压时，内部氙气就会受到激发瞬间产生弧光，这属于一种充气放电灯。氙灯的优点在于谱线比白炽灯的谱线更接近于日光并且能量较高。但是氙灯光源需要比较复杂的高压震荡激发电路，维修亦非常复杂，在更换时，除了要更换灯泡外，还要更换整组电容，所以价格较贵。所以采用卤素钨灯（石英外壳）从技术和经济上均是最适宜的。特别是便携式仪器，需要轻巧，省电，便于维护和操作。

2.凸透镜

作用是把光源发出的光变成均匀的“平行光”。但是实际上这是不可能的，因为我们的光源不是点光源，所以只能得到近似的平行光。

3.隔热玻璃

因为光电探测器在红外和紫外波段仍有响应，这是不需要的，也是不希望的。它对实际测量结果有很大的影响，所以我们选择在透镜下方增加一块隔热玻璃，用来消除紫外和红外部分。

4.导光筒

为了保证光线照射到待测样品上时，光线与透镜轴线的夹角不超过10°，需要把一些倾斜角较大的光线去处掉，这样消除去杂散光。

5.积分球

积分球是用金属做成一个内部空心的球，球的内表而均匀喷涂一层具有朗伯漫射特性的材料。该涂料还应该光谱选择性小、反射比高。积分球本质上在于它具有混光特性。一束光进入积分球后，经多次漫反射，就形成一个理想的漫射源。

这样就可以消除被测样品的不均匀性和探测器件受光的不均匀性带来的影响。

6.隔板

在积分球上半球和下半球之间安装一个与积分球相同材质的隔板，使光线形成漫反射，在积分球内漫反射积分计算，以避免没有经过漫反射积分的光线直接到达探测器。

色差仪光电检测器件的要求：

在光学系统和电路系统之间需要光电检测器件，能将光信号能转换为电信号来进行进一步的处理。常用的光电检测器件有，如光电管、光电池、光电倍增管等，选择一个合适的光电检测器件是仪器设计的关键。

为了提高传输效率和质量，光电检测器件不仅要和被测信号、光学系统而且要和后续的电子线路在特性和工作参数上匹配，使每个相互连接的器件都具有最佳的工作状态。光电检测器件的选择应具备以下几个条件：

（1）光电检测器件必须光学系统在光谱特性上匹配；

（2）光电检测器件的光电转换特性必须和入射辐射能量相匹配。其中首先要注意的是器件的感光面积要和照射光匹配好。因光源必须照射到器件的有效位置，否则将影响光电灵敏度。对微弱的光信号，器件必须有合适的灵敏度，以确保一定的信噪比与输出足够强的电信号；

（3）必须和光信号的调制形式、信号频率及波形相匹配，以保证得到没有频率失真的输出波形和良好的时间响应；

（4）光电检测器件必须和输入电路在电特性上良好地匹配，以保证有足够的的转换系数、线性范围、信噪比及快速的动态响应等；

（5）器件在长期工作的情况下仍具有可靠性，一般要求在长时间的连续使用中，能保证在低于最大限额状态下正常工作。

将各种典型的光电检测器件的工作特性加以比较，在动态方面，即频率响应与时间响应，以光电倍增管和光电二极管（尤其是PIN管与雪崩管）为最好；在光电特性方面（即线性），以光电倍增管、光电二极管、光电池为最好；在灵敏度方面，以光电倍增管、雪崩光电二极管、光敏电阻和光电三极管为最好；输出电流大的器件有大面积的光电池、光敏电阻、雪崩光电二极管与光电三极管；外加电压最低的是光电二、三极管，光电池不需加电源；暗电流比较小的有光电倍增管与光电二极管，光电池不加电源时无暗电流；稳定性方面，以光电二极管、光电池为最好；在光谱响应方面，以光电倍增管和光敏电阻比较好。

色差仪无线通信技术介绍：

蓝牙技术是一种高速率、低功耗的微波无线连接技术，蓝牙技术具有全向传输能力，无须对连接设备进行定向。蓝牙技术穿透固体障碍物能力强，在微网内交换数据时给用户以尽可能大的可移动性。蓝牙技术使用2.4GHz的ISM频段，具有全球可操作性，最大传输率1MBit/s。蓝牙技术的优势在于它的跳频与扩频技术，跳频技术是把频带分成若干个跳频道，在一次连接中，无线电收发器按一定的码序列不断地从一个信道“跳”到另一个信道，只有收发双方是按这个规律进行通信的，而其他的干扰不可能按同样的规律进行干扰；跳频的瞬时带宽是很窄的，但通过扩展频谱技术使这个窄带成百倍地扩展成宽频带，使干扰可能造成的影响变得很小。