[发明专利]便携式多功能光纤比色计

说明书

技术领域

本发明属于光学颜色测量领域，具体涉及一种便携式多功能光纤比色计。

背景技术

颜色测量广泛应用于环境监测，化学组分判别及医疗美容美白等领域。传统的颜色测量仪器采用各种光谱仪，光谱仪具有结构复杂、体积庞大、成本高、不适用于常规的颜色检测。通常采用人眼进行直接观察，不可避免引入主观判别误差。为克服传统仪器在测量颜色的不足，利用光纤传感技术和计算机测色配色技术发明出一种小型化便捷式光纤比色计。

发明内容

本发明在于制备一种便携式多功能光纤比色计，该比色计由发射光纤(1)、耦合透镜(2)、LED白光光源(3)、稳压电源(4)、接收光纤(5)、准直透镜(6)、光阑(7)、TCS230颜色传感器(8)、单片机(9)、RS232串口(10)和液晶显示屏(11)所组成；其中，发射光纤(1)和接收光纤(5)组成探头；LED白光光源(3)通过发射光纤(1)对被测物进行主动式照明，探头采用光纤柔性连接，光纤探头能够任意弯曲，满足对不同角度测量，且能够深入被测物腔孔内部进行探测；探头前有可伸缩套筒，探头隐藏于套筒内3～5mm，探头不受外部环境的影响；套筒前端安装软塑料或者猪鬃套的头套，以适应不同表面的检测；根据被测对象的不同，输入不同形式的比色卡模块，单片机对检测结果进行自动判别检测，避免人为主观因素引起的判读误差。

本发明还可以采用上述光纤比色计进行比色的方法，包括以下步骤：

1)将发射光纤靠近被测样品上，打开光源开关，LED白光光源(3)发出的白光经耦合透镜(2)，进入发射光纤(1)，并从传导光纤的公共端出射照到被测对象(13)上，反射光被光纤二次接收，经接收光纤(5)和准直透镜(6)及光阑(7)后照射到TCS230颜色传感器(8)上；

2)根据被测物的外形特征调整探头的角度，逐渐改变光源亮度，使得TCS230颜色传感器能够接收到清晰待测物的反射光；通过软件控制单片机内部D/A转换器调节光源的亮度，使传感器在无滤镜情况下通过白光直射，输出的方波频率达到TCS230颜色传感器说明书上提供的白光标准频率20kHz，即完成了白平衡调节，在此基础上可以进行颜色测量；

3)TCS230传感器拥有红、绿、蓝三个原色的滤镜，测量时，分别选择不同滤镜，TCS230传感器将根据光强持续输出一定频率的方波脉冲，根据输出的方波频率与红、黄、蓝三原色标准频率相比较，单片机解算出输入光对应的RGB值；

计算公式如下：

R ＝f_red/f_rt×255

G＝f_green/f_gt×255

B＝f_blue/f_bt×255

其中：RGB分别为红、绿、蓝三种色光的色度值；

f_red，f_green，f_blue分别是选通红、绿、蓝滤镜时输出的方波频率；

f_rt，f_gt，f_bt分别是红、绿、蓝滤镜对应的方波输出标准频率值，其中，红光的标准频率值为19kHz，绿光的标准频率值为13.6kHz，绿光的标准频率值为16.4kHz。

本发明还可以采用上述光纤比色计进行检测牙齿美白的方法，包括以下步骤：

1)将发射光纤靠近被测样品上，打开光源开关，LED白光光源(3)发出的白光经耦合透镜(2)，进入发射光纤(1)，并从传导光纤的公共端出射照到被测对象(13)上，反射光被光纤二次接收，经接收光纤(5)和准直透镜(6)及光阑(7)后照射到TCS230颜色传感器(8)上；

2)根据被测物的外形特征调整探头的角度，逐渐改变光源亮度，使得TCS230颜色传感器可以接收到清晰待测物的反射光；通过软件控制单片机内部D/A转换器调节光源的亮度，使传感器在无滤镜情况下通过白光直射，输出的方波频率达到TCS230颜色传感器说明书上提供的白光标准频率20kHz，即完成了白平衡调节，在此基础上可以进行颜色测量；

3)TCS230传感器拥有红、绿、蓝三个原色的滤镜，测量时，分别选择不同滤镜，TCS230传感器将根据光强持续输出一定频率的方波脉冲，根据输出的方波频率与红、黄、蓝三原色标准频率相比较，单片机解算出输入光对应的RGB值；

计算公式如下：

R＝f_red/f_rt×255