色温表制造技术

技术编号:2551826 阅读:336 留言:1更新日期:2012-04-11 18:40
一种能够测量各种连续发光的热辐射光源的色温和照度的便携式数字显示色温表。它是以在硅片上按一定规则分布三对红、绿、蓝硅光电极管且在硅光电二极管端面上镀有干涉滤光膜的集成颜色传感器作为探头,用来测量各种连续发光的热辐射光源的色温和照度,单片计算机作为中心处理器,对由颜色传感器输入的光信号进行相应的处理,并通过液晶显示模块显示所测光源的色温有值或照度值。(*该技术在2002年保护过期,可自由使用*)

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及色温测量仪表,尤其是测量各种连续发光的热辐射光源色温和照度的便携式数字显示色温表。目前,公知的最准确的测量色温方法是用光谱光度法,使用这种测量方法所用的光谱光度计不仅体积大,而且价格昂贵,工作耗时,并且还需许多附加设备,因此很不适合测量色温的一般场合,例如工厂生产线、电影、摄影、录像现场等等。普遍使用的便携式色温测量仪表多采用双色比法或三色比法,双色比法是选用两个特定的光谱波长的光源辐射通量进行比较,用其比值作为所测色温的度量。这种方法对于偏离黑体辐射源较大的具有线光谱分布的光源色温测量误差很大。三色比法是选用三个特定的光谱波长,将它们的光源辐射通量两两进行比较,其比值作为所测色温的度量。这种方法可以极大地减小用双色比法测量的具有线光谱分布的光源色温误差。由于使用方便,价格便宜,因此采用双色比法或三色比法原理制作的便携式色温仪表被广泛地用于各种测量色温的场合。一般便携式色温表是用双色比法原理,其探头结构由于采用了分离式元器件,即在2个分立的硅光电池上分别覆盖上红、蓝滤光片,硅光电池的两端由引线与仪表相连,不仅体积大,而且工艺上不能保证其对称性,因而造成测量时入射光的方向特性很差,即当入射光的方向不同时仪表的示值变化很大,当光的入射角大于±15°时,所测得的色温误差可达上百K。另外由于硅光电池面积较大,暗电流亦大,使得稳定性很差。仪表内部多采用分离式运算放大器和模拟除法器,指针式显示。当硅光电池接收到光信号以后,即产生光电流,光电流送到1/V转换器被转换成电压值,该电压值被送到模拟除法器后,模拟除法器将两电压值VR和VB相除,由于不同的光源色温对应于不同的比值VR/VB,得出的电压信号送入表头,偏转线圈在磁场的作用下带动指针显示出所测的色温值。由于VR/VB与色温Tc的关系是非线性的,因而刻度是不均匀的,尤其是在高色温区,相邻的比值差别越来越小,所以色温值越高,仪表刻度值越密,由此造成的分度误差亦越大,使所测色温值很不准确。虽然三色比法测量线光谱光源误差较小,但是基于工艺的原因至今国内还不能生产运用三色比法原理的便携式色温仪表。至于将集成颜色传感器和计算机技术相结合并同时采用三色比法原理的数字式色温表更属空白。市售的日本美能达公司的便携式色度计,由于其内部工作方式的原因,测量误差也远远超出了《中华人民共和国国家计量检定规程(JJG212-90)》所要求的误差范围。而且现有测量色温的仪表均不能同时测量光源的色温和照度。本技术的目的在于克服现有技术的上述缺点,提供一种可同时测量色温和照度的便携式数字显示测量仪表,它不仅能测量各种连续发光的热辐射光源的色温还可同时测量其照度,并且尽可能大地改善了光的入射角度特性,误差很小。本技术的目的是这样实现的使用集成颜色传感器作为测量光源色温和照度的传感器,并对其作一些相应的改善措施,可以很好地改善光的入射角度特性,并极大地减小色温表的测量误差。解决问题的关键主要在于传感器的结构和性能。色温表的传感器应该是集成化的,它应在很小的体积上按一定的规则排列多个红、绿、蓝三种光敏元件,并且其光谱响应曲线应尽可能的符合人眼的三刺激值曲线。基于这种想法,我们发现用于测量颜色色度的集成颜色传感器很接近我们的使用要求。通过两级运算放大器将集成颜色传感器送出的光电流转换成电压信号并放大,经过模拟开关和模/数转换器送入单片计算机中。由于使用单片计算机作为中心处理器进行控制和相应的处理工作,使得本技术的误差大大减小,并且实现了同时测量光源色温和照度的功能。单片计算机的输出与作为显示器件的液晶显示模块相连接。由此通过集成颜色传感器和单片计算机等技术的结合,使得本技术达到了误差小、多功能测量、改善了光的入射角度特性、体积小、使用和携带方便的目的。通过采用上述设计方案,使得本技术不仅可同时测量光源的色温和照度,而且测量结果的误差很小,并且改善了以往对光源入射角的要求。经检验,各项指标均达到或优于《中华人民共和国国家计量检定规程(JJG212-90)》的要求。并且体积小,使用和携带方便。以下结合附图和实施例对本技术作进一步的说明。附图说明图1是色温表的正视图。图2是本技术的结构框图。图3是集成颜色传感器的透视图。图4是查询表的色温-红/蓝(红/绿)比值曲线图。图1中,15.复位键16.电源开关17.乳白单面磨砂玻璃图2中,1.集成颜色传感器2.运算放大器3.运算放大器4.模拟开关5.模/数转换器6.单片计算机7.液晶显示模块8.色温测量键9.照度测量键10.保持测量结果键11.零点检测键18.八D锁存器19.EPROM图3中,12.红硅光电二极管13.绿硅光电二极管14.蓝硅光电二极管图4中,横轴表示色温,纵轴表示红/蓝或红/绿比。附图中相同的标号表示相同的内容。在图2中,集成颜色传感器(1)在无光照的情况下因为周围环境中热噪声等因素的影响会产生一些暗电流。这个暗电流经由运算放大器(2)和(3)转换成电压值,并经模拟开关(4)送给模/数转换器(5)后转换成为数字信号。测量前,在无光照的条件下通过零点检测键(11)给单片计算机(6)一个指令,单片计算机(6)将记录并暂存该暗电流的相应的电压值。在随后进行的实际测量中,集成颜色传感器(1)接收到光信号并将其转换成电流信号后,送到运算放大器(2)和(3),运算放大器(2)和(3)把该电流信号转换成相应的电压信号并放大后,经模拟开关(4)将该电压信号送到模/数转换器(5),再经模/数转换器(5),将该电压值转换成相应的数字量送往单片计算机(6),通过已固化在其中的程序做相应的处理工作。首先判断所测数据是否接近模/数转换器(5)的满度值,如果不是,单片计算机(6)接受此数据;如果是,单片计算机(6)则放弃这一数据,给模拟开关(4)一个反馈信号,关断运算放大器(3)输出的控制开关,打开运算放大器(2)输出的控制开关并重新采样。然后,单片计算机(6)将传输来的电压值减去前述暂存在其中的暗电流的电压值,再通过查表、内插的方式得出实测的光源色温值。同时,单片计算机(6)将绿硅光电二极管(13)的电压值经过计算,得出光源的照度值。如果没有进行现场实测暗电流的工作,单片计算机(6)接收到传输过来的电压值后,就会自动的减去已固化在其中的标定时测得的暗电流相应的电压值,由此,同样得出该光源的色温值和照度值。这时通过色温测量键(8)给单片计算机(6)的指令,就能在液晶显示模块(7)上显示色温值,通过照度测量键(9)给单片计算机(6)的指令,就能在液晶显示模块(7)上显示照度值。如需保持某一时刻的测量结果数据,通过保持测量结果键(10)即可在液晶显示模块(7)上得到被保持的结果数据。集成颜色传感器(1)的结构是在5mm见方的硅片上按同名的硅光电二极管相互交错的规则分布着三对红、绿、蓝硅光电二极管(12)、(13)、(14),在硅光电二极管的端面上用真空蒸镀法镀一层模拟人眼三刺激值的干涉滤光膜。集成颜色传感器(1)响应曲线的峰值,分别位于4′65~480nm、515~530nm、595~610nm和485~495nm。其中,峰值为465~480nm的曲线,近似于人眼的z(λ)曲线,峰值为515~530nm的曲线,近似于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种便携式数字显示色温表,包括传感器、处理装置和显示装置,其特征在于所述传感器是在硅片上按一定规则分布三对并红、绿、蓝硅光电二极管且在硅光电二极管端面上镀有干涉滤光膜的成颜色传感器,用其同时测量各种连续发光的热辐射光源的色温和照度;所述处理装置是作为中心处理器的单片计算机,用其对集成颜色传感器的信号进行相应的处理;液晶显示模块作为显示装置显示所测得的光源的色温值或照度值。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:李亨黄力姚娉
申请(专利权)人:北京市计量科学研究所
类型:实用新型
国别省市:11[中国|北京]

网友询问留言 已有1条评论
  • 来自[北京市电信互联网数据中心] 2015年02月09日 01:29
    色温(colo(u)rtemperature)是表示光源光色的尺度,单位为K(开尔文)。色温在摄影、录像、出版等领域具有重要应用。光源的色温是通过对比它的色彩和理论的热黑体辐射体来确定的。热黑体辐射体与光源的色彩相匹配时的开尔文温度就是那个光源的色温,它直接和普朗克黑体辐射定律相联系。
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