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电子技术参考 2001年第 1期 一 种光纤色敏传感器的讨论 施 俊 摘 要 介绍光纤 邑敏传感器 的主甍特点 、测色原理 ，及其结构 关键词 光纤色敏传感器 ，三刺激 值，冷光源 1 引言 光纤传感器，是一种用来检测光在光纤中传播时 ，因光纤的全部或部分环节所在环境 (物理量、化学量、生物量等)的变化，带来光传输特性改变的装置 。由于某些特定的条件 ， 如密闭容器内表面、狭窄空间、环境气氛复杂等场台，需要采用较细小的传感器来探测表面 的颜色 ，在这些场合下使用光纤作为传感器及传输元件较台适 。 光纤色敏传感器的基本工作原理是感知物体 内表面 的散射光+并转换为三刺激值来决定 物体的颜色，然后将三刺激值输入到计算机 中进行处理 ，能输 出色度坐标 ，或与校正值进行 比较输 出色度差值AE。 光照射物体时，投射到光泽表面的光分为两部分：一部分是按反射定律定向反射，这种 反射光线即所谓 “光泽 ”，它与物体表面的本色无关：男一部分是光线被均匀地 向各个方 向 散射或漫射，这种握反射与入射光线的方 向无关．但与入射光线的波长有关，因而反应了物 体的颜色 任一种颜色都由三种基色 (红、绿、蓝)以适当的比例混合配成。CIE(国际照明委员会) 制定了标准颜色系统 ，该系统采用 了光谱三刺激值 x、Y、z代替原来的三基色 R、G、B 以避免光源对三基色分量的影响，任何物体的色度坐标都可 以用三刺激值表示： x㈨ 丽 (1) Y( ㈤ z( ㈤ 显然 +r +Z I。通常测量 、Y ，Z 、或与标定颜色 比较后输 出 颜色．差值AE。 ， 收稿 日期：2000．10-25 电子技术参考 2001年第 1期 — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — 一 2 光纤色敏传感器基本工作原理 光纤色敏传感器进行稳定测色的基础是：具有两路检测部分，可同时检澜颜色 。对于普 通的作业环境，对于两个相互靠近的物体，基本上处在相同的照明状况下，若改变照明光， 则两个物体受到同样的影响。当物体被系统内部光源照明，一部分光被物体吸收，另一部分 却被物体反射 这些反射光由光纤探头接收，产生光电流．经信号处理系统可以得到被测物 体的三刺激值，然后进行颜色识别n 3 光 注：l标准 白板 2 被捌物体 图 l 光纤 邑敏传感器结构示意圈 光纤色敏传感器传感器可分为两部分，见图 1 a．探测部分：由光源、光纤探头、工作 台、色敏元件组成。 光源采用低色温、长寿命的卤钨灯为最佳，为了延长其使用寿命也可适当降低色温 ， 但要求所用光源在各频谱 (可 见光范围)上分布均匀 。冷光源 发出的光通过 Y 型分支光 纤，送到待测物体表面进行测量。采用一块标准 白板作为参考信号，来提高测量的灵敏度 和可靠性。冷光源发出的光，用光纤分两路分别对标准 白板和被测物体照明，携带着有关 颜色信息的来 自物体的漫反射 光线，由输出光纤搜集，然后传送到光 电探测器件，转换出 来的光电流进入传感器的控制部分。 光纤探头在这里主要是起传光作用，除了要有较高的偶合敬率和透过率以外．必颂台 理的设计照明光纤和测量光纤的位置 。由于被测物体的结构特性，同样的入射光在不同的 方 向上