分光測色儀作為光學(xué)元件，其核心部件之一是測色探頭，它主要由照明系統(tǒng)、分光系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成，可用于樣品顏色數(shù)據(jù)的采集與分析。本文對分光測色儀探頭的主要構(gòu)成及主要功能做了介紹。

分光測色儀探頭的主要構(gòu)成：

高速高精度的分光測色儀測色頭，主要由三個部分構(gòu)成：照明系統(tǒng)、分光系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，其中控制系統(tǒng)分為光譜信號數(shù)據(jù)采集、基于USB的數(shù)據(jù)傳輸和上位機數(shù)據(jù)處理及存儲三部分。

1.照明系統(tǒng)

分光測色儀測色頭的標(biāo)準(zhǔn)照明系統(tǒng)擬采用脈沖氙燈來模擬標(biāo)準(zhǔn)照明體D。閃光燈（脈沖氙燈的一種應(yīng)用）的色溫大約5500°K到6000°，十分接近自然光的色溫，其光譜分布符合CIE規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)照明體D的光譜分布。高強度脈沖氙燈能使系統(tǒng)精確讀出深色或高飽和度顏色的色彩數(shù)據(jù)，高的信噪比率降低了周圍光線對其的影響。

2.分光系統(tǒng)

分光系統(tǒng)是輸出不同波長的單色光裝置，其內(nèi)部元件由棱鏡或光柵、濾光片等。分光元件將光源能量色散成波長函數(shù)，不同波長的單色光依次在空間排列成光譜帶投射到CCD傳感器上。待測物體的反射/透射/發(fā)射光，經(jīng)過孔隙進(jìn)入系統(tǒng)，分光后投射至CCD傳感器光電二極管陣列。通過對光路設(shè)計以及光學(xué)模塊的驅(qū)動、校正控制，可實現(xiàn)高精度的彩色信息測量功能。

3.控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)是分光測色儀的核心部件，其實現(xiàn)主要分為三個部分：光譜信號采集電路、數(shù)據(jù)傳輸電路和上位機數(shù)據(jù)接收、處理與存儲的應(yīng)用程序設(shè)計。

光譜信號采集電路實現(xiàn)對反射光或透射光光譜信息的光電轉(zhuǎn)換，數(shù)字化及緩存。數(shù)據(jù)傳輸電路則負(fù)責(zé)實現(xiàn)與上位機的數(shù)據(jù)通信，包括命令的接收和光譜數(shù)據(jù)的上傳等。上位機應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)對光譜數(shù)據(jù)的接收，經(jīng)過相關(guān)算法計算和處理，得到與設(shè)備無關(guān)的實際顏色值，并存儲。

分光測色儀探頭的主要功能：

分光測色儀測色頭控制系統(tǒng)控制測色頭實現(xiàn)對待測物體的顏色測量，主要包括以下幾個功能模塊：

1.光譜信息的采樣及數(shù)字化

反射光經(jīng)過分光后，光譜按波長順序呈帶狀投射至光電傳感器，光電傳感器實現(xiàn)光譜信號到電信號的光電轉(zhuǎn)換；光譜電信號為模擬信號，A/D轉(zhuǎn)換器需對其進(jìn)行數(shù)字化，輸出光譜數(shù)字信號。

2.光譜數(shù)據(jù)的校正與緩存

由于光電傳感器自身特性的限制，需要對光譜信號進(jìn)行相應(yīng)的偏色和增益校正，包括靜態(tài)和動態(tài)兩項校正。為了提高整體系統(tǒng)的速度，校正后的光譜數(shù)據(jù)需暫存。

3.光譜數(shù)據(jù)的傳輸

采集到的光譜數(shù)據(jù)以高速形式上傳至PC，在上位機中完成光譜數(shù)據(jù)的接收，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的相關(guān)算法處理，得到待測物體的實際色度值，并存儲。