一种基于最优波长的文物颜料粒径无损检测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于最优波长的文物颜料粒径无损检测方法，将颜料在各波长处的光谱反射率依次与其体积平均粒径进行拟合，通过逐波长比对，找到最大可决系数所对应的波长，作为最优波长，将该最优波长建立的与颜料体积平均粒径的关系模型作为最优关系模型；通过无损采集待测样本的光谱反射率，代入最优关系模型确定颜料粒径，具有识别模式快，识别准确度高，识别过程无损等特点。识别过程无损等特点。识别过程无损等特点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于最优波长的文物颜料粒径无损检测方法


[0001]本专利技术属于颜料粒径测量领域，具体涉及一种基于最优波长的文物颜料粒径无损检测方法。

技术介绍

[0002]颜料颗粒由原矿石经研磨、筛分、漂洗等工艺制成，其颗粒的大小(粒径尺度)直径影响着颜料的颜色感觉，是颜料行业的一个重要加工参数。在文物修复及工业颜色复制过程中，为了制备出相同颜色感觉的产品，往往需要先确定颜料粒径的参数。
[0003]当前，有诸多方法需要一定量的原始样本，通过有损或微损的方式确定颜料的粒径尺度。但在文物临摹修复等特殊领域，要求无损的检测方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种基于最优波长的文物颜料粒径无损检测方法，以解决上述问题。
[0005]一种基于最优波长的文物颜料粒径无损检测方法，包括以下步骤：
[0006]步骤(1)、确定待测样本的颜料类别，选取不同粒径的该种颜料颗粒，测量颜料颗粒的体积平均粒径；
[0007]步骤(2)、制备若干个模拟样本并测量其光谱反射率，获得第i个模拟样本在波长λ处的光谱反射率r
i,λ
；
[0008]步骤(3)、建立最优关系模型
[0009]采用二次多项式，建立光谱反射率与模拟样本颜料体积平均粒径之间的关系模型：
[0010]r
i,λ
＝a0+a1ln(D
i
)+a2[ln(D
i
)]2；
[0011]式中，D
i
为第i个模拟样本的颜料体积平均粒径；a0,a1,a2为模型系数；
[0012]将模拟样本在各波长处的光谱反射率依次与颜料体积平均粒径进行拟合，通过逐波长比对，找到最大可决系数所对应的波长，作为最优波长，将该最优波长建立的与颜料体积平均粒径的关系模型作为最优关系模型；
[0013]步骤(4)、获得待测样本的光谱反射率，并得到最优关系模型对应波长处的光谱反射率数值，代入最优关系模型获得待测样本颜料的体积平均粒径。
[0014]作为上述方案的进一步优选：
[0015]所述模拟样本的制备过程为：以胶结材料分散细泥沙和成泥，涂抹在揭去装裱纸的工业纸板上；以石膏为白粉层，涂布于细泥层上；将胶液分散的颜料涂布在白粉层上，制成模拟样本。
[0016]作为上述方案的进一步优选：
[0017]所述胶液的制备过程为：将10％的固体明胶加入40％的常温水中浸泡搅拌，待膨胀溶解后添加50％的70℃温水继续搅拌，直至完全溶解。
[0018]作为上述方案的进一步优选：
[0019]所述第i个模拟样本在波长λ处的光谱反射率r
i,λ
的计算公式为：
[0020][0021]其中，r
λref
表示聚四氟乙烯标准白板的光谱；L
i,λref
和L
i,λ
分别代表测得的聚四氟乙烯标准白板和模拟样本的光谱辐射度；L
λ,dark
表示暗电流引起的测量设备响应值。
[0022]作为上述方案的进一步优选：
[0023]所述模型系数的获取方法为：根据测量获得的波长λ处的光谱反射率和颜料体积平均粒径，采用最小二乘法获得。
[0024]本专利技术的有益效果具体如下：
[0025](1)、本专利技术采用将各波长处的光谱反射率依次与颜料体积平均粒径进行拟合，通过逐波长比对，找到最大可决系数所对应的波长，即为最优波长，将该最优波长建立的与颜料体积平均粒径的关系模型作为最优关系模型；通过无损采集待测样本的光谱反射率，代入最优关系模型确定颜料粒径，具有识别模式快，识别准确度高，识别过程无损等特点。
[0026](2)、本专利技术基于最优波长，构建了颜料粒径与其光谱反射率之间的关系模型，可以无损检测颜料的粒径尺度，在文物临摹修复、油漆涂料等行业有着广泛的应用前景。
附图说明
[0027]附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：
[0028]图1是实施例中模拟样本的光谱反射率检测示意图；
[0029]图2是实施例中5
‑
13#白翆末颜料的光谱反射率曲线图；
[0030]图3是实施例中最优波长与颜料体积平均粒径对数值之间的关系模型的拟合图。
具体实施方式
[0031]本实施例中提供一种基于最优波长的文物颜料粒径无损检测方法，包括以下步骤：
[0032]步骤(1)、测量不同型号颜料的粒径分布
[0033]确定待测样本的颜料类别，针对该种颜料，选取不同粒径的该种颜料颗粒，测量颜料颗粒的体积平均粒径。
[0034]本实施例中采用北京岩彩天雅艺术中心生产的不同型号(3#至15#)的白翆末颜料，使用Malvern Mastersizer 2000激光粒度仪测得不同型号白翆末颜料的体积平均粒径，结果如表1所示。现有技术中常用的颜料的体积平均粒径涵盖在3#至15#这个区间内，粒径小于15#时变成接近白色，显色性差，粒径大于3#是粗的颗粒，较为少用。
[0035]表1
[0036][0037]步骤(2)、制备模拟样本
[0038]模拟中国壁画类彩绘文物制备若干个模拟样本，制备过程为：将标准颜料色块制作在压缩工业纸板上，并模拟壁画类彩绘文物的地仗层制作基底；具体如下：
[0039]先揭去压缩工业纸板上层的装裱纸增加断裂纤维绒毛，模拟壁画地仗层中的麻、毛纤维；再以胶结材料分散敦煌宕泉河道沉积的细泥沙和成泥，涂抹在揭去装裱纸的工业纸板上，模拟地仗层中的细泥层；而后以石膏为白粉层，涂布于细泥层上；最后将胶液分散的颜料涂布在白粉层上，制成模拟样本。
[0040]前述胶液的制备过程为：采用中国彩绘中用到的明胶，作为分散剂和胶结材料制备标准颜料色块样本；将10％(重量比例)的固体明胶加入40％的常温水中浸泡搅拌，待膨胀溶解后添加50％的70℃温水继续搅拌，直至完全溶解。制成的胶液加入粉末状固体颜料颗粒，调制均匀即可涂布色块样本。
[0041]步骤(3)、无损测量模拟样本的光谱反射率
[0042]采用Photo Research PR705光谱辐射度计为获取设备，70cm*70cm柔光箱内置爱玲珑Scanlite1000连续光灯为照明光源，搭建如图1所示的45
°
/0
°
获取几何条件，非接触无损测量步骤(2)得到的模拟样本的光谱反射率(400
‑
750nm范围，10nm间隔)。其中，PR
‑
705光谱辐射度计与测试面垂线成0
°
夹角，两个光源分布获取设备两侧，与测试面垂线成45
°
夹角，所用的PR705测量孔直径为0.5英寸。
[0043]为获得模拟样本的绝对光谱，本实施例以光谱已知的聚四氟乙烯标准白板为校准标准(先挨本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于最优波长的文物颜料粒径无损检测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤(1)、确定待测样本的颜料类别，选取不同粒径的该种颜料颗粒，测量颜料颗粒的体积平均粒径；步骤(2)、制备若干个模拟样本并测量其光谱反射率，获得第i个模拟样本在波长λ处的光谱反射率r
i,λ
；步骤(3)、建立最优关系模型采用二次多项式，建立光谱反射率与模拟样本颜料体积平均粒径之间的关系模型：r
i,λ
＝a0+a1ln(D
i
)+a2[ln(D
i
)]2；式中，D
i
为第i个模拟样本的颜料体积平均粒径；a0,a1,a2为模型系数；将模拟样本在各波长处的光谱反射率依次与颜料体积平均粒径进行拟合，通过逐波长比对，找到最大可决系数所对应的波长，作为最优波长，将该最优波长建立的与颜料体积平均粒径的关系模型作为最优关系模型；步骤(4)、获得待测样本的光谱反射率，并得到最优关系模型对应波长处的光谱反射率数值，代入最优关系模型获得待测样本颜料的体积平均粒径。2.根据权利要求1所述的基于最优波长的文物...

【专利技术属性】
技术研发人员：李淼鑫，李俊锋，张欢乐，刘士伟，位春傲，
申请(专利权)人：河南牧业经济学院，
类型：发明
国别省市：