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小型光纤色度计的研究

作　者: 于文铮
导　师: 蔡怀宇
学　校: 天津大学
专　业: 光学工程
关键词: 色度检测 光栅 聚合物光纤 CCD MSP430 单片机
分类号: TH74
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
下　载: 99次
引　用: 1次
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内容摘要


本课题是与乐凯公司的合作项目,项目全称为:小型光纤色度计的研发。课题是以检测和控制印刷品色度的质量为目的被提出的。市场上现有色度测量仪器普遍价格较高,且绝大多数产品并不是针对印刷品色度检测而研制的,不能够完全适合颜色测量需要。另外实现印刷品色度的实时在线检测要求仪器体积小,为了能够在较大范围内普及,要求成本低,同时也要保证一定的测量精度。课题要求在控制较低成本的前提下,研制一种基于常见印刷品颜色检测,并能够在现场应用的小型颜色测量仪器。仪器需满足印刷品颜色测量的典型测量条件,样品重复测量误差ΔEab<0.1,并能够实时显示测量结果。本文的主要工作:在充分理解色彩测量原理的基础上,以降低系统成本,满足颜色测量要求为系统设计的主要技术指标,根据印刷品颜色测量控制的特点,提出并制定小型色度测量系统的总体设计方案。完成了系统光学部分的设计。采用了反射光栅作为分光元件和M型折叠光路,并分析了光学部分的可行性。分析了现有颜色测量仪器中光纤探头的应用和校正方法,提出了采用聚合物光纤作为光纤探头的解决方法,并实验分析了其可行性。设计了系统的数据采集模块,采用CCD作为光电转换元件,MSP430作为中央控制单元,绘制了采集系统的原理图和PCB图。编写了底层控制软件,给出了CCD驱动信号即其他器件驱动时序的原理图。结合实验分析了系统的可行性,并提出了系统的改进方案。本文的创新之处:通过对元件的选择和结构的简化达到了测试系统小型化、低成本的目的。将聚合物光纤用于色度测量系统中以简化系统结构,给出了基于色度测量的校正方法,并实验分析了其可行性。

全文目录


中文摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章 绪论  7-12
  1.1 课题的研究背景  7-8
  1.2 小型色度测量仪器发展现状  8-10
  1.3 课题的提出和研究目的  10
  1.4 本课题所要完成的主要工作  10-12
第二章 色度测量仪器的基本原理  12-23
  2.1 颜色的定义及相关物理量  12-13
    2.1.1 颜色的定义  12
    2.1.2 颜色的基本特性和分类  12-13
  2.2 CIE 标准色度系统  13-18
    2.2.1 CIE-RGB 基本色度系统  13-15
    2.2.2 CIE1931-XYZ 系统  15-18
    2.2.3 CIE1964 补充色度系统  18
  2.3 CIE 坐标值的计算方法及典型测量条件  18-20
  2.4 颜色测量的基本原理  20-23
第三章 光学系统设计  23-37
  3.1 总体结构设计  23-24
  3.2 光栅参数的选择  24-25
  3.3 准光物镜和会聚镜参数的计算  25-28
  3.4 聚合物光纤在色度测量系统中的应用  28-36
    3.4.1 聚合物光纤的特性  28-29
    3.4.2 传统石英光纤探头的光谱校正方法  29-31
    3.4.3 聚合物光纤探头的光谱校正方法  31-36
  3.5 本章小结  36-37
第四章 信号采集系统的硬件设计  37-52
  4.1 采集系统的总体结构设计  37-38
  4.2 TCD 1501C 的工作原理及特性  38-40
  4.3 CCD 驱动信号的产生  40-43
    4.3.1 LATTICE ispMACH 4064CPLD 器件简介  40
    4.3.2 ispLEVER 简介  40-41
    4.3.3 TCD 1501C 的驱动信号  41-43
  4.4 TI 公司 MSP430F149 芯片介绍  43-46
  4.5 其他外围器件选择  46-47
    4.5.1 存储器  46
    4.5.2 A/D 转换芯片  46-47
  4.6 系统硬件的电路设计  47-48
  4.7 MCU 控制软件的编写  48-51
    4.7.1 MSP430 系列FLASH 型芯片开发方法  48-49
    4.7.2 MSP430 单片机的软件开发环境  49-50
    4.7.3 MCU 控制软件的设计  50-51
  4.8 本章小结  51-52
第五章 实验与总结  52-57
  5.1 实验与分析  52-55
  5.2 总结与改进  55-57
参考文献  57-60
发表论文和参加科研情况  60-61
致谢  61

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中图分类: > 工业技术 > 机械、仪表工业 > 仪器、仪表 > 光学仪器
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