Колориметр Советский патент 1986 года по МПК G01J3/46 

Изобретение относится к спектралном измерениям, в частности к колориметрии, и может быть использовано для определения цвета самосветящих источников излучения или отражающих образцов.

Цель изобретения - повышение точности измерений.

На фиг.1 изображен колориметр, общий вид; на фиг.2 и 3 - виды аппаратной функции монохроматора,,

Колориметр состоит из осветителя 1, монохроматора 2, спектральной маки 3 и фотоприемника 4. Монохромато 2 содержит выходную щель 5, коллиматор 6, диспергирующий элемент 7 и камерный объектив 8.

Устройство работает следующим образом.

Поток излучения от исследуемого объекта попадает на осветительр который создает равномерную освещенность в плоскости выходной щели. Далее коллиматорный объектив направляет параллельный пучок лучей на диспергирующий элемент, Объектив преобразует диспергированные пучки лучей различных дпин волн в изображение спектра в плоскости спектральной маскио

Поток излучения, падающий на фотоприемник, п;ропорционаг1ен величине

г 480 )KY(A-X)A(JL-X)cJijl о1х, t-ьвонм-

где(д)- спектральная плотйость потока излучения, а внешний интеграл берется по всей маске.

Меняя порядок интегрирования, получаем

таонм jM(x)jY(A)A(a-x)dx380„м

«OHM

-fY(л)J лWA{л-x)dxlclл.

8о„„

Сигнал фотоприемника пропорционален выражению;

ТЙОнм

5(11)Т(Д)| зво„„

I

г Xi( Я)

|м(х)А(яLX,{)

(зависимость пределов интегрирования от длины волны во внутреннем интеграле обусловлена дисперсией),,

13357

Чтобы сигнал фотоприемника бьт пропорционален координате цвета, необходимо выполнение равенства

°нмr U}

15(л)У(д) Им(х;А(я-х)с(

.(

10

20

35

40

НН1

78О

Х,(Д)

нм

-- j ч (Д)V(Л)dД--V,

«OHM где Y- координата цвета.

Отсюда следует, что колориметр дня того, чтобы точно измерять ко- 15 ординату цвета, должен иметь маску, удовлетворяющего соотношению

ХаСЯ,)

MU)A(/J;-X)dx.. 5(Д-,)

Г

(1)

Xi(Ai)

Поскольку функция сложения Y( Л|) задана дискретно, равенство (1) записано для отдел- ных длин волн Д|,

Уравнения типа (1) решаются сле- 25 дующим образом. Задается значение М{.Х)в тех точках выходной щели, где Л(Д, -Х) 0. Далее, исходя из соотношения значений ) и у(Лг) находят значение Mt) в тех точках 3Q выходной щели, где А(Я,-л) 0 и А(Иг-) 0, Затем также находят значение М(,х) в точках выходной щели, где А()0 и А(Я-з-Л) 0, и т.д. до конечного значенияД(

Этот способ аналогичен численному дифференцированию уравнения С 1).

Пример I. Колориметр содержит осветитель, монохроматор, выходную щель со спектральной маской и фотоприемник, причем аппаратная функция монохроматора имеет вид, соответствующий фиг.2.

Пусть для построения маски используется только отрезок (380 нм 780 нм) выходной щели. Тогда используемую при построении маски часть аппаратной функции можно описать как Л (л-л) К (Я-Л) , где К - некоторый постоянный коэффициент.

Уравнение (1) при этом запишет- с я так:

УСЛ.)

50

JK (X-x)M(x)dx

5(Я.)

55 Дважды дифференцируя, получаем:

М(л) с1ЧУ(Л)/5(л)

dл

Таким образом, для точной реализации кривой сложения маска в данном приборе должна быть выполнена в форме второй производной от функции сложения (если принять 5(д)} в то время как, если бы маска была выполнена в виде кривой сложения, прибор обэтадал бы значительной погрешностью.

П р и м е р 2. Колориметр содержит те же элементы, что и в примере 1, но монохроматор близок к идеальному, т.е. размытием монохроматического изображения бесконечно узкой щели можно пренебречь. Тогда, если входная щель монохроматора имеет такие размеры, что все ее монохроматические изображения в плоскости спектральной маски перекрываются так , как показано на фиг.З, аппаратную функцию можно представить следующим образом:

Г1.х&Л. -)-{о,х..

Уравнение (I) примет вид Хг(

у/ J I

(A-x)M(x)dX JH(K)dX. ХДЯ)°

Дифференцируя, получаем d fllii

L s с Л) J

М(Д)

dl

Формула изобретения

Колориметр, содержащий осветитель, монохроматор, выходную щель со спектральной маской и фотоприемник, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, контур спектральной маски М(Х,) в направлении дисперсии вьтол- няют удовлетворяющим уравнению XzCAi)

5м(х)А(Л-.-х)с|)( |7ТТ

,.о V

X.U,)

где Д( - текущая длина волны; А(А--Х) аппаратная функция мо нохроматора; Х{Д,),Хг(Я)- граничные координаты

участка маски, в пределах которого А(Л;- ) 0 У(Я)- функция сложения, заданная в точках Д , ; ( спектральная чувствительность фотоприемника.

Шип Фиг. 2

780НМ

380 нн i Фиг, 5

780 нм

Изобретение относится.к области спектральных измерений, в частности к колориметрии, и может быть использовано для определения цвета самосветящих источников излучения или отражающих образцов. С целью повышения точности измерений контур спектральной маски колориметра М1) в направлении дисперсии выполняют удовлетворяющим уравнению Xг(Лi) rM(K)KA.,-x). Jо V л I (я-Л где Я ( - текущая длина волны, А(Л-,-Х.)- аппаратная функция монохроматора; Xi(i),Xa(-|) - граничные координаты участка маски, в пределах которого Д(Лг) 0; у(Я1) - функция сложения, заданная в точках Д; ; S(fi.) - спектральчая чувствительность фотоприемника. Зил. (О С