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    反射光譜測量

    發布日期：2023-03-13    
    原理

    當光入射到物體上時會產生兩種反射，漫反射與鏡麵反射。當一束平行光打在一表麵光滑的物體上時，反射光線也是相互平行的，這種規律性的反射稱為光的鏡麵反射。而對於表麵粗糙的物體，入射光線雖然是平行光線，但是反射後的光線則向各個方向分散，此種現象為光的漫反射。

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    圖1.鏡麵反射、漫反射原理示意圖

    物體在發生漫反射時，部分入射光在顆粒表麵產生鏡麵反射，另一部分入射光產生折射進入表麵顆粒內部，產生吸收，且吸收強度與入射波長相關。反射光譜即入射光強度與反射光強度的比值隨波長的變化。

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    典型應用

    膜厚測量

    顏色測量

    肉類分選

    地物光譜測量

    藥物成分分析

    紡織品材質檢測

    農產品水分、糖分定量分析

    …………


    係統構成

    本文中所用到搭建的反射光譜測量係統包括光源、光纖探頭、蜜桃免费视频、高漫反射校準板和采樣附件。

    光源可采用可調式鹵鎢燈，本文所用的鹵鎢燈是一款桌麵型低功耗高光輸出的光纖耦合輸出鹵鎢燈，其波長範圍覆蓋了360-2500 nm。燈泡使用壽命長達6000小時。 高效優化的光學設計使得鹵鎢燈具備低功耗高亮度輸出優點。優化的穩流電路設計，確保了鹵鎢燈光源的穩光譜輸出。

    Y型反射光纖探頭測量物體反射率的原理如圖1所示，光纖采用Y型結構，兩束多模光纖一端合並組成光纖探頭，在傳感係統中，一支為接收光纖，另一支為光源光纖，光纖隻起到傳輸信號的作用。當光源發出的光經光纖照射到反射體，被反射的光經過接收光纖連接至接收器，將光信號轉換為電信號，其輸出光強決定於反射體距光纖探頭距離，通過對光強的檢測而反射光譜。利用Y型反射光纖探頭對物體采樣具有：操作簡便、對待測樣品無損、對無接觸式連續測量等優點。

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    圖2. Y型近紅外光纖示意圖

    蜜桃免费视频是反射率測量係統中的核心部分，實驗中采用XSM11639寬光譜高速光纖蜜桃免费视频，光譜範圍200~1100 nm，並配備雙閃耀光柵及消高階濾光片，靈敏度高，高度集成的電路和緊湊的結構設計保證了蜜桃免费视频良好的通信速度和波長穩定性，使工作光譜範圍不受材料的影響。搭配近紅外石英光纖，由光纖引入光信號使儀器內部與外界環境隔絕，在一定程度上能減小外界環境的幹擾。

    高漫反射校準板即標準白板，用於傳遞反射比的校準器，可分為傳遞標準白板、工作標準白板和參比白板，其技術要求應符合GB/T 9086-2007中5.1、5.3的規定，對於鏡麵反射樣品，可采用鏡麵反射標準板作為參比。


    實驗示例
    一、實驗儀器


    本實驗所需儀器設備如下表所示：

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    MS11639光纖蜜桃免费视频

    軟件

    UspectralPlus軟件

    光源

    HL2000-ADJ連續可調鹵鎢燈

    光纖

    QR600*7-VIS-NIR-2近紅外石英反射光纖

    附件

    漫反射標準板

    MS光纖蜜桃免费视频：MS光纖蜜桃免费视频是一款光譜範圍為200nm-1100nm的光纖蜜桃免费视频。檢測器采用濱鬆COMS探測器， 16-bit A/D采樣和75%的量子效率為蜜桃免费视频提供高信噪比和大的動態範圍。該蜜桃免费视频在UV-VIS-NIS具有良好的響應性能。相對常見產品， 采用雙閃耀光柵，優化了UV 和NIR波段的光譜響應，且提升了蜜桃免费视频靈敏度20%效率，並有效降低了50%的雜散光。配置雙閃耀光柵的MS11639蜜桃免费视频，有效平衡全譜段響應，可以廣泛應用在理化分析、生物樣品、半導體材料檢測，光學檢測和材料檢測等領域。

    HL2000-ADJ連續可調鹵鎢燈：HL2000-ADJ連續可調鹵鎢燈是一款桌麵型低功耗高光輸出的光纖耦合輸出鹵鎢燈，其波長範圍覆蓋了360-2500 nm。燈泡使用壽命長達6000小時。高效優化的光學設計使得鹵鎢燈具備低功耗高亮度輸出優點。優化的穩流電路設計，確保了鹵鎢燈光源的穩光譜輸出。

    QR600*7-VIS-NIR-2近紅外石英反射光纖：采用7芯複合設計，芯徑105、200、400、600、1000μm可選，波段囊括深紫外至近紅外。


    二、實驗設計

    1.儀器連接：

    連接儀器如圖1所示：將反射探頭固定在測量支架上，並將近紅外石英反射光纖的六芯端連接鎢燈光源，一芯端連接蜜桃免费视频。為鎢燈接通電源並用USB數據線將蜜桃免费视频與電腦相連。

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    圖3. 反射率測量裝置搭建

    2.光譜采集：

    （1）打開鎢燈光源預熱3-5分鍾；打開光譜采集分析軟件，運行模式選擇反射模式；

    （2）采集參數設置為：積分時間200ms，積分次數10次；

    （3）保存暗背景光譜：將遮光片插入鎢燈光源出光口處，點擊“單次”按鈕采集暗光譜，采集結束後保存暗光譜；

    （4）保存明背景光譜：取出遮光片，將漫反射標準板置於反射探頭前，點擊“單次”按鈕采集明光譜，采集結束後保存明光譜；

    （5）將標準色卡放置於Y型反射探頭下的載物台上，點擊“單次”采集樣品的反射率譜圖；

    （6）光譜采集完成後點擊導出數據即可完成數據保存，並且可從軟件界麵右側讀取出相關光色參數，色坐標XYZ、三刺激值xyz、Lab、太陽光反射比、近紅外反射比等數據，其具體操作界麵如下圖所示。

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    圖4. UspectralPlus軟件顏色測量模式界麵


    三、實驗結果

    測得的13個樣品的反射率譜圖如圖3所示：

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    圖5. 不同顏色布料樣品的反射率譜圖



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