微型色差检测系统的开发及在液态食品中的应用

发布时间：2020-06-28 15:35

【摘要】：随着社会的进步与工业化的快速发展,颜色成为许多行业产品品质的重要指标之一。在纺织印染、涂料、纤维、印刷、塑料以及食品等行业,将颜色指标作为产品品质指标的重要内容已经是生产者和消费者的共识。目前颜色测量仪器随着生产方式的变化以及市场需求等,逐渐向微型化、小型化发展。由于国内对于颜色检测理论、方法和仪器的研究起步较晚,国产颜色检测仪器的发展相对落后,微型化的仪器就更加稀少。课题结合当前的国内市场需求以及颜色测量仪器发展现状,研究开发了一种便携式、性价比高、能够满足一般应用的微型颜色测量分析仪,该仪器的研发具有一定的实际应用意义。微型颜色测量分析仪在滨松(Hamamatsu)C10988MA微型可见光谱仪的基础上展开,具体的研究内容如下:1.分析了分光光度式测色仪的检测原理以及CIE均匀颜色空间等相关色度学理论基础,提出了颜色测量分析系统的整体框架。以C10988MA-01微型可见光谱仪为色差检测系统核心部件;照明与观察条件选用0/0(垂直/垂直)方式;利用白色LED灯与其他单色光LED灯模拟标准D_(65)光源光谱功率分布等主要部件构建了颜色检测系统,设计了液态样品颜色检测分析系统的整体结构。2.对研发的微型颜色检测仪进行了基本性能和功能的评测。根据JJG178-2007《光谱测色仪检定规程》等国家标准,以稳定性、重复性、透射比最大允许误差及其重复性、100%T基线等性能指标对仪器进行测试,其中,稳定性Δf=0.09,重复性s(Y)=0.1123、s(x)=0.0003341、s(y)=0.0006165,透射比最大允许误差ΔT=0.0459,透射比重复性δ_T=0.0988,100%T基线相对标准偏差在0.00007~0.0004范围之间,均达到国家标准规定的一级计量标准。3.从便携式应用角度考虑,开发了1套基于Android平台的微型色差仪应用软件(即Android App),应用程序采用Java编程语言编写,实现对微型色差仪的基本控制(光谱扫描、参数设置、样品透过率采集、图谱显示等),软件还具有用户注册登录、样品定标、色差分析、云服务器上传下载等功能,经应用试验的验证,软件运行稳定、操作简单、便携小巧,适配Android 4.0、Android 5.0、Android 6.0等设备。4.以喷雾干燥速溶绿茶、长城解百纳干红葡萄酒以及长城玫瑰红葡萄酒为试验对象,对微型色差检测仪进行实用化试验。以蒸馏水为参考样品,对浓度梯度为0.002 g/L(浓度范围:0.80 g/L~1.20 g/L)的喷雾干燥速溶绿茶汤试样进行透过率采集,并进行色差分析,总色差△E~*_(ab)落在9~13 NBS内,且随着浓度的变化呈线性关系。对不同浓度的喷干速溶绿茶汤试样色度值L~*、a~*、b~*分别采用Duncan’s multiple range test方法进行分析,结果表明存在显著性差异(P=0.05)。针对不同浓度的长城干红葡萄酒和长城玫瑰红葡萄酒试样,研究采用CIE1964均匀颜色空间以及CIE 1976Lab色差计算分析方法,分别对其明度值L~*、红/绿色度值a~*、黄/蓝色度值b~*进行计算分析,结果表明,随着干红葡萄酒和玫瑰红葡萄酒含量的增加,L~*呈减小趋势,a~*、b~*呈增大趋势,符合人眼观测结果。总色差△E~*_(ab)与葡萄酒浓度之间有明显的线性关系,可以有效的区分不同浓度的待测试样,试验证明该系统具有一定的可靠性和实用性,具备了产品定型和批量生产的水平。
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TS207.3;O657
【图文】：

色度图,色度图

设该三原色的光通量分别为 ΦR、ΦG、ΦB（单位：流明 1m），若匹配成功，则称 ΦR、ΦG、ΦB 为三刺激值所对应的相对亮度单位，即色度学单位[13]。颜色匹配方程如下：(1.1)其中： r= R/lR； g= G/lG； b= B/lB，lR、lG、lB分别为三原色光通量值流明， r、 g、 b 称为光谱三刺激值，实际指匹配光谱各个波长的等能光谱色对应的三原色数量。1.2.1.2 标准色度观察者标准色度观察者（即色匹配函数），是将各种类型的多人测得的光谱三刺激值取平均而作为标准数据。由于不同的光源或光照条件下，同一个被照物会呈现出不同的颜色，导致不同观察者认为该物体具有不同的颜色。为了避免这种差异并统一颜色表示方法，国际照明委员会提出了标准色度观察者的概念。

CIE1931色度图

【参考文献】