基于RGB三基色原理的手持式色度仪的设计

1、基于rgb三基色原理的手持式色度仪的设计色彩传感技术是现代色彩测量仪器核心技术之一，已进展为集光学、机械、于一体的系统。随着现代工业生产向高速化、方向的进展。对产品色彩的检查和色彩品质的控制提出了严格的要求，用法色彩测量仪器也成为了对产品色彩举行客观评价的主要手段。在色彩的检测与识别中，影响其精确度的参数有无数如照明光源、特性、接收部分、信号处理等，都会挺直影响到测量的结果。如何处理好这些参数从而得到精确的测量结果是目前的主要问题之一。目前在检测中三基色(rgb)色彩传感器应用较为广泛，本文将介绍一种基于rgb三基色原理的手持式色彩检测仪的实现办法。1 测量系统结构及测量原理1所示，本系统主要

2、由色彩传感器、照明光源、信号处理、和液晶显示等部分组成。11 色彩传感器rgb三基色传感器是通过测量构成物体色彩的三基色的反射比率实现色彩检测的，因为其精密度极高，所以能精确区分极其相像的色彩，甚至是相同色彩的不同色调。本设计计划选用的是mcs系列的rgb三基色色彩传感器。12 照明光源本设计要求的测量光谱范围为380nm750nm，而白色光基本能够笼罩此光谱范围，因此挑选白色贴片发光照明。用白色光照明代替多种单色光模拟白光照明，从理论和详细实践上都能提高照明效果，并且简化设计办法。多个白色组成环形45°(照明)/0°(测量)环形照明系统。1.3 信号处理电路色彩传感器的输

3、出信号普通是纳安级的极小，这给测量带来了不便。首先，要将极小的电流信号转换为信号，以便后续a/d转换电路和单片机举行处理，同时还要完成放大的过程。如何在尽量减小失真的状况下完成光电流信号的转换和放大，是测量工作中必需要解决的问题。131 微电流测量原理微电流信号源可以看作是内阻十分大的电流源is，具有接地端的微电流测量原理2所示。对于输入阻抗和放大倍数均无穷大的抱负运算来讲，输出电压v0=isrf。理论上，只要rf取得足够大，即使电流is很小，也可得到较大的输出电压v0。事实上，输入阻抗不是无穷大，电阻rf的增大要受到运算放大器输入阻抗的限制。考虑到偏置电流ib对被测电流is的分流，则v0=-

4、(is-ib)rf，假如ib大于is，则is无法测量。影响微电流测量敏捷度的首要因素是运算放大器的偏置电流ib，第二是噪声电压和零点漂移。要实现微电流测量，运算放大器要满足：偏置电流ib被测电流is；输入阻抗ri反馈电阻rf；增益、共模抑制比高；失调电压及漂移小；噪声小。1.3.2 电路分析和设计在器件挑选方面，运放的输入偏置电流ib是主要误差源之一。本计划选用ad公司生产的ad8608芯片作为电流转换放大的主芯片，3所示。为了能测量纳安级电流，图2中的rf要选1010数量级的电阻，这样大的电阻精度低，稳定性差，噪声也大，因此在图3中用小电阻组成t型网络代替高阻rf，并在运放的输出端接上rc滤

5、波电路，用来驱除高频噪声信号和斩波尖峰噪声的干扰，对提高电路的稳定性是很有益处的，但普通时光常数较大，不适合测量快变信号。c与r组成反馈补偿网络，以降低带宽，防止t型网络与c1相移产生自激振荡。133 提高性能的措施(1)不接运算放大器的平衡电阻试验证实，在高内阻电流源的微电流放大器中，运算放大器接平衡电阻不仅很难使输入电阻平衡，反而会增强电路噪声，所以图3中ad8608运算放大器同相端不接平衡电阻，而是挺直接地。(2)降低运算放大器的工作温度由运算放大器的温度特性可知，温度每上升10，运算放大器的偏置电流将增强1倍，从而降低微电流测量的敏捷度和精确度。为此，应尽可能地降低电源电压增大负载电阻

6、(大于10k)，以减小运算放大器的工作电流，降低工作温度。(3)减小的漏电流在微电流测量中，提高pcb的绝缘强度和削减漏电流十分重要。通常意义上等效于绝缘的纳安级的漏电流就会对测量结果造成严峻的影响，所以要实行措施严格控制pcb板的漏电流：选用漏电流远小于pa级的高绝缘电路板，如环氧玻璃板；输入信号采纳绝缘好、不产生静电、吸湿性小的聚四氟乙烯接线柱；在电路板上用接地屏蔽环将运算放大器的同相、反相输入端包围起来并接地，使其等电位，保证它们之间漏电流为零；电路安装好后，清除残留杂质，元件和电路板做清洁、干燥、防潮处理。(4)提高信噪比电阻选低噪声的l精度的金膜电阻；选低噪声的瓷介、云母或钽电容；电

7、源两级lc滤波，降低噪声；电源线尽量远离输入信号线；信号输入线用完量短的屏蔽电缆；在电源部分和放大器的输出、输入部分大面积敷铜，放大器的输入部分与电源一点接地；囫囵微电流放大器用金属屏蔽。14 测量控制电路本系统中采纳l8fxx8系列单片机为核心，利用其内置a/d转换器采集电流电压转换后的信号，与参考数据比较，得到色彩编码，送液晶屏显示，4所示。2 软件设计本系统采纳汇编语言编程，有利于提高程序运行速度。系统软件流程图5所示。3 试验结果与结论试验中测量用法的样品是中国建造色卡。这是一套供建造行业用法的事物色彩标准样品，其色彩表示办法是依据gbt15608-1995中国建造色彩体系的标号系统设

8、计的。色卡的编码是按照gbt 18922-2002建造色彩的表示办法的要求制作的。31 试验此系统已举行色彩检测试验，从中国建造色卡中选取了若干种标准色彩举行测量。图6是该色彩体系转换成rgb色彩体系后绿色彩刺激值的实际测量状况。32 试验结论分析从图6的曲线可以看出，因为各种干扰因素的存在，试验中对于辨别极其相近色彩的状况还不甚抱负，主要的干扰因素包括：(1)照明光源对测量敏捷度的影响照明光源的稳定性挺直影响到色彩传感器输出信号的精确性。用白光照明相比较用单一色光模拟的优越性的确存在，但其自身也存在问题，例如色温相对不稳定、平衡性不太抱负等。(2)反馈电阻对电流电压转换敏捷度的影响大阻值的反馈电阻精度低，稳定性差，噪声也大，而小阻值的反馈电阻简单使被测信号沉没在噪声中。(3)色卡校准问题每一套标准色卡都有用法期限，用法一段时光后，简单浮现走色、变色等状况，需要重新清洁、保养或更换等。色彩检测在工业、生产自动化和办公自动化等领域用处很大，有效、便捷、牢靠地测量出被测物体的色彩是色彩检测