RGB三基色原理在线监测技术论文

RGB三基色原理在线监测技术论文
摘要：三基色RGB在线检测技术，具有与传统光电比色完全不同的结构原理，但是在抗干扰能力方面具有很明显的优势，完全可以将该技术应用于在线检测中。

1 市场分析
目前采用光电比色的工作原理的在线监测技术，几乎都是采用传统单色光的比色原理进行的，在RGB三基色的检测应用研究不多，主要是基于实验室色度测定仪等应用研究居多，在线应用尚处于空白阶段，开发在线技术，对于推动新型检测分析技术具有重要意义。

2 工作原理
根据Grassmann定律，由三种颜色（三原色）混合能产生任意颜色，三原色可以选取，但必须相互独立，即其中任何种原色不能与其余两种原色相加混合得到，目前最常用的是红（R）、绿（G）、蓝（B）三原色，色配中所需要的三原色数量成为三刺激值。

颜色匹配方程为：若待测光是某一种波长的单色光，所对应的R、G、B值称为光谱三刺激值，用r，g，b表示。

1931年国际照明委员会（CIE）根据W.D.Wright 和 J.Guild 的颜色匹配的实验结果的平均值定出了匹配等能光谱色的三刺激值，从而制定了色度系统，它的数值只决定于人眼的视觉特性，因此下式可得：CIE1 931-RGB色度系统，它的数值只决定于人眼的视觉特性。

Cλ=r（R）+g（G）+b（B）
3 技术方案
3.1 传感器选型颜色传感器的分类大致为两类：分光式和光电
积分式。

目前应用较多的是光电积分式的传感器。

RGB 颜色传感器对相似颜色和色调的检测可靠性较高。

它是通过测量构成物体颜色的三基色的反射比率实现颜色检测的。

一般 RGB 传感器都有红、绿、蓝三种光源。

三种光通过同一透镜发射后被目标物体反射。

光被反射或吸收的量值取决于物体颜色。

RGB 传感器有两种测量模式。

一种是分析红、绿、蓝光的比例。

因为检测距离无论怎样变化，只能引起光强的变化，而三种颜色光的比例不会变，因此，即使在目标有机械振动的场合也可以检测。

第二种模式是利用红绿蓝三基色的反射光强度来实现检测目的。

利用这种模式可实现微小颜色判别的检测，但传感器会受被测目标机械位置的影响。

本设计方案采用的是 MCS 系列的 RGB 三基色颜色传感器。

MCS 彩色传感器是最小的三基色传感器之一，它是由三个 Si-PIN 光电管以及三片滤波器集成在一起的，每个光电管都各自有三种颜色之一的滤波器。

它具备小尺寸设计、高质量滤波器和三种颜色同步记录的特点。

3.2 技术特点
3.2.1 传统光电检测结构传统的光电比色法采用的结构如图1所示。

该结构由光源（一般为单色光源）、光电探测器（一般检测波长为350～1100nm）、光电信号放大电路组成，工作原理为单色光发出光通过比色吸收池后，吸收池中的溶液对光有强烈吸收，根据溶液浓度与吸收强度成正比的关系，其关系符合朗伯-比尔定律I=I0e-KCL
式中：I为吸收后的光强度；I0是物质浓度为零（即不存在吸收物质）时的光强度；C为物质浓度；L为比色皿的长度；K为吸收常数。

该检测方法需要光源发出的光强度稳定、比色皿物理状态不受污染、光电池工作稳定等，否则检测数据容易受影响。

3.2.2 三基色检测结构三基色RGB检测结构如图2所示。

该结构由白色LED光源、比色池和RGB检测器组成，当比色池中的溶液呈现一定的颜色后，光源发出的光透过比色池进入RGB检测器，由于不同颜色的溶液吸收不同波长的光，而不同波长的光可以通过RGB三种不同颜色的光按照一定的比例来混合形成，因此，通过检测透过比色池的光的RGB三基色的比例与溶液颜色之间的关系，换算出吸收率，继而根据朗伯-比尔定律计算出待测物质的浓度。

根据该结构的工作原理得知，RGB检测器只与溶液的颜色有关系，而与光源强度、光程等没有关系，因此抗干扰能力强。

3.3 在线检测技术在线检测技术方案如图3所示。

结构由进样单元、白色LED光源、三基色传感器以及信号放大电路和工控机结果显示单元组成，通过控制系统实现全自动进样、检测和结果计算显示。

4 结论
三基色RGB在线检测技术，具有与传统光电比色完全不同的结构原理，但是在抗干扰能力方面具有很明显的优势，完全可以将该技术应用于在线检测中。

参考文献：
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[2]朱瑞.微电流放大器及其应用[J].国外电子元器件，2005（02）.
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