色空間測定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種化學(xué)分析液體顏色CIE1976l/an/色空間測定方法，屬于測量技術(shù) 領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 濕法化學(xué)分析中，溶液反應(yīng)的過程測定是化學(xué)分析中極其重要的基礎(chǔ)工作，其測 定的準(zhǔn)確性決定其它檢測結(jié)果的準(zhǔn)確，是濕法化學(xué)分析中不可缺少的重要環(huán)節(jié)。
[0003] 目前，國內(nèi)外化學(xué)濕法分析中對代表反應(yīng)進(jìn)程的顏色變化的測定及描述是人工目 視法，是按照目視法"目視感受^思維判斷^語言描述"的程序?qū)Ψ磻?yīng)過程的即時(shí)顏色變化 用語言描述，代表反應(yīng)進(jìn)程的顏色形容詞的含義靠操作者自己理解。
[0004] 現(xiàn)在普遍應(yīng)用的目視方法受環(huán)境、人感官和屯、理影響很大，有較大的離散性和隨 機(jī)誤差，已不能滿足化學(xué)中快速檢驗(yàn)的需要。目視法將人眼作為傳感器，對顏色變化采用語 言描述，其主要缺陷是：
[0005] 1)人眼對不同顏色的敏感程度，影響代表反應(yīng)進(jìn)程的顏色判斷，致使結(jié)果出現(xiàn)偏 差；
[0006] 2)不同年齡、人種的生理闊值差別和對語言的理解不同，對顏色描述與理解不同；
[0007] 3)信息傳遞，只能采取師徒面對面的傳授方式確定顏色的感官理解；
[000引4)反應(yīng)過程只能用語言形容，沒有數(shù)字信息，無法量值傳遞，而且追溯困難；
[0009] 5)受環(huán)境影響大、勞動強(qiáng)度大、易產(chǎn)生視覺疲勞；
[0010] 6)測試步驟繁瑣，無法實(shí)現(xiàn)自動化、批量化的檢測規(guī)模。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 為克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，本發(fā)明的發(fā)明目的是提供一種化學(xué)分析液體 顏色CIE1976(l/a啼^色空間測定方法，其測量結(jié)果數(shù)字化，測量精度高，測試步驟簡單，可 實(shí)現(xiàn)自動化、批量化的檢測規(guī)模檢測。
[001^ 為實(shí)現(xiàn)所述發(fā)明目的，本發(fā)明提供一種化學(xué)分析液體顏色CIE1976(LVb*)色空間 測定方法，至少包括在反應(yīng)容器中加入二種和二種W上化學(xué)試劑W產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，且反應(yīng) 后引起顏色變化，在其特征在于，利用色空間法測量化學(xué)反應(yīng)液顏色的變化過程。
[0013]優(yōu)選地，利用色空間法測量第n次加入反應(yīng)試劑后，化學(xué)反應(yīng)液的明度值Z：、紅綠 色品指數(shù)值 <、黃藍(lán)色品指數(shù)值K、彩色值C、色調(diào)值巧：，并計(jì)算差值：
的滴 反應(yīng)終點(diǎn)時(shí)的明度值、紅綠色品指數(shù)值、黃藍(lán)色品指數(shù)值、彩色值、色調(diào)值和色差，當(dāng)反應(yīng)溶 液色度值參數(shù)的其中一個(gè)或者多個(gè)差值在設(shè)定的范圍時(shí)，此時(shí)的加入試劑的體積就是反應(yīng) 終點(diǎn)時(shí)所消耗的反應(yīng)試劑的體積。
[0014]優(yōu)選地，利用色空間法測量第n次加入反應(yīng)試劑，化學(xué)反應(yīng)液的4、<、K、G、 巧:包括測量步驟和計(jì)算步驟，其中，測量步驟包括：
[001引 W波長間隔A A現(xiàn)慢波長380nm至峨長780nm范圍內(nèi)反應(yīng)容器內(nèi)化學(xué)反應(yīng)液的吸光 度值|74；^|,-，,年,,-，，}，其中，、大于或等于380皿，^小于或等于780皿，、=、+(；[-1) A入；
[0016] 計(jì)算步驟包括
[0017] SOI:根據(jù)反應(yīng)容器內(nèi)化學(xué)反應(yīng)液的吸光度值分別計(jì)算光程為IOmm的化學(xué)反應(yīng)液 的吸光度值{Aow，. ..，4〇w，...，4。(4)，.'；
[0018] S02:根據(jù)光程為IOmm的化學(xué)反應(yīng)液的吸光度值分別出計(jì)算化學(xué)反應(yīng)液的光譜透 射比{t (入1)，...，T(Ai)，...，T(人k)，}:
[0019] S03:根據(jù)光譜透射比分別計(jì)算化學(xué)反應(yīng)液的不同標(biāo)準(zhǔn)照明體的色刺激函數(shù) 杯 W，...，口 (義,')，...，口 (4)，};
[0020] S04:根據(jù)色刺激函數(shù)分別計(jì)算出化學(xué)反應(yīng)液的色空間的S刺激值Xn、Yn、Zn;
[0021] S05:根據(jù)化學(xué)反應(yīng)液的S刺激值分別計(jì)算出化學(xué)反應(yīng)液的色空間的與、a；：、6"'：
[0022] S06:根據(jù)化學(xué)反應(yīng)液的 < 值、6"'值計(jì)算化學(xué)反應(yīng)液色空間的的彩度G值和化學(xué)反 應(yīng)液色空間的色調(diào)角'值。
[0023] 優(yōu)選地，步驟SOl中，根據(jù)下式計(jì)算光程為IOmm的化學(xué)反應(yīng)液的吸光度值：
式中：L為沿光傳播方向反應(yīng)容器上第一個(gè)光線透射片與第二個(gè)光線透射片 之間距離的毫米數(shù)。
[0024] 優(yōu)選地，步驟S02中，根據(jù)下式計(jì)算化學(xué)反應(yīng)液的光譜透射比：r (；l,)=10'A|ww。
[0025] 優(yōu)選地，步驟S03中，根據(jù)下式計(jì)算色刺激函數(shù)：= ，式中，Sw為照明體的 相對光譜功率分布因數(shù)。
[00%] 優(yōu)選地，步驟S04中
[0027]三。W、分別為CIE1964標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者的色匹配函數(shù)或CIE1931標(biāo)準(zhǔn) 色度觀察者的色匹配函數(shù);Ko為歸一化系數(shù)
[002引優(yōu)選地，步驟S05中，根據(jù)下列公式分別計(jì)算出化學(xué)反應(yīng)液的CIE1976(LW)色空 間的馬、<、K:
[0029]
[0030] Xo為標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者中的標(biāo)準(zhǔn)色刺激值;Yo為標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者中的色刺激值;Zo為 標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者中的色刺激值。
[0031] 優(yōu)選地，步驟S06中，根據(jù)下列公式分別計(jì)算化學(xué)反應(yīng)液的CIE1976(L^、^色空間 的C巧陽
[0032]
[003；3]優(yōu)選地，AA^Onm。
[0034] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的化學(xué)分析液體顏色CIE1976(L^、^色空間測定方 法，實(shí)現(xiàn)了化學(xué)反應(yīng)液顏色的數(shù)字化測量，測試步驟簡單，可實(shí)現(xiàn)自動化、批量化的檢測規(guī) 模檢測。
【附圖說明】
[0035] 圖1是本發(fā)明提供的化學(xué)分析液體顏色CIE1976(L*a*b*)測定系統(tǒng)的組成框圖；
[0036] 圖2是本發(fā)明提供的化學(xué)分析液體顏色CIE1976(L^%^測定系統(tǒng)的光路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037] 下面結(jié)合具體實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明。
[0038] 圖1是本發(fā)明提供的化學(xué)反應(yīng)液顏色的測定系統(tǒng)的組成框圖。如圖1所示，本發(fā)明 提供的化學(xué)反應(yīng)液顏色的測定系統(tǒng)包括恒定光源2、反應(yīng)裝置1、吸光度測量裝置5和控制系 統(tǒng)6，其中，所述反應(yīng)裝置包括反應(yīng)容器1、試劑加入裝置和攬拌器7，試劑加入裝置包括試劑 容器9和試劑加入量控制累8,所述反應(yīng)容器1包括在兩個(gè)相對的壁上設(shè)置的第一光學(xué)透鏡 組3和第二光學(xué)透鏡組4。恒定光源2用于提供測量用照射光譜，所提供的光譜在380nm~ 780nm的可見光連續(xù)光譜范圍內(nèi)。本發(fā)明優(yōu)選鶴燈光源作為恒定光源，其為全光譜光源。第 一光學(xué)透鏡組3包括準(zhǔn)直透鏡10和平行光線透射片11，光源輸出的光依次經(jīng)光纖接頭14、光 纖15傳送給準(zhǔn)直透鏡10,經(jīng)準(zhǔn)直穩(wěn)透鏡10變?yōu)槠叫泄獠⒋怪闭丈涞皆O(shè)置在反應(yīng)容器第一個(gè) 在任何方向上都垂直光線行進(jìn)方向的光線透射片11。經(jīng)平行光透射片11的光經(jīng)反應(yīng)容器的 反應(yīng)液透射到設(shè)置在反應(yīng)容器第二個(gè)在任何方向上都垂直光線行進(jìn)方向的光線透射片12， 第二個(gè)光線透射片與第一個(gè)光線透射片平行且對稱;透過平行光線透射片12的光經(jīng)準(zhǔn)直透 13而后經(jīng)光纖16、光纖接頭17傳送給光譜儀。二片光線透射片的距離在1.0mm~100.Omm之 間。
[0039] 圖2是本發(fā)明提供的化學(xué)反應(yīng)液顏色的測定系統(tǒng)的光路圖。如圖2所示，化學(xué)反應(yīng) 液顏色的測定系統(tǒng)的光路采用光譜式光路，圖2中，光原2、光纖15、準(zhǔn)直透鏡10和平行光透 射片11組成入射光路。平行光透射片12、準(zhǔn)直透鏡13和光光纖16組成出射光路，全光譜光源 2信號光由光纖接口 14導(dǎo)入，經(jīng)球面鏡準(zhǔn)直透鏡10準(zhǔn)后照射并通過反應(yīng)容器第一個(gè)在任何 方向上都垂直光線行進(jìn)方向的光線透射片11進(jìn)入溶液中，在溶液中被吸收部分光信號后的 信號光透射通過溶液后，經(jīng)第二個(gè)在任何方向上都垂直光線行進(jìn)方向的光線透射片的光線 透射片12射出，再經(jīng)過球面鏡準(zhǔn)直透鏡13后由光纖16及光纖接口 17導(dǎo)入光譜儀中。光譜儀 包括入射狹縫18、準(zhǔn)直鏡19、光柵20、聚焦鏡22和CCD陳列檢測器21，由光纖接口 17導(dǎo)入的光 依次入射狹縫18照射到準(zhǔn)直鏡19準(zhǔn)直得到準(zhǔn)直信號號，而后光柵20把該準(zhǔn)直信號光色散， 經(jīng)由球面鏡聚鏡22焦后的信號光被投射到一維線性CCD陣列檢測器探測器陣列21上，從而 將光信號轉(zhuǎn)換為電信號W提供給控制系統(tǒng)，進(jìn)而檢測出預(yù)先設(shè)置的一組波長360nm~ 800nm、波長間隔含20nm的波長的吸光度。
[0040]吸光度測量裝置5用于將通過溶液后的信號光轉(zhuǎn)換為吸光度并提供給控制系統(tǒng)。 反應(yīng)裝置1包括:反應(yīng)容器1、試劑加入裝置8和攬拌器7，其中，反應(yīng)容器用于盛放待測試反 應(yīng)液。試劑加入裝置包括試劑)容器9和試劑加入量控制累8,還包括試劑加入控制=通閥， 其中，=通閥的第一端口通過管路連通于反應(yīng)容器1，第二端口通過管路連通于試劑容器9， 第=端口通過管路連通于試劑加入控制累8。試劑加入裝置用于給反應(yīng)容器1中提供試劑， 試劑量由試劑加入控制累確定;控制器系統(tǒng)根據(jù)吸光度測量裝置5的提供的顏色變化信息 控制試劑加入裝置、攬拌器7的工作狀態(tài)。
[0041 ] 控制器系統(tǒng)至少包括〔口11、1?41、1?01、顯示器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備，其中1?01用于存 儲化學(xué)反應(yīng)液顏色測定程序，RAM為CPU的一個(gè)工作區(qū)域，顯示器用于顯示結(jié)果;輸入設(shè)備用 于輸入指令;輸出設(shè)備用于輸出結(jié)果。所述的化學(xué)反應(yīng)液顏色測定是將吸光度信號按照預(yù) 設(shè)條件和計(jì)算公式，換算為CIE1976(L^、^色度值參數(shù)，并根據(jù)該參數(shù)與預(yù)設(shè)值進(jìn)行比較， 根據(jù)比較結(jié)果對試劑加入裝置、攬拌裝置進(jìn)行控制的程序。
[0042] 化學(xué)反應(yīng)液顏色的測定系統(tǒng)的光源采用鶴燈光源作為恒定光源，測量光源的光經(jīng) 過經(jīng)光纖、準(zhǔn)直透鏡10到達(dá)設(shè)置在反應(yīng)容器第一光線透射片11，而后進(jìn)入反應(yīng)容器中的液 體，被液體有選擇性的吸收部分照射光，不被吸收的照射光透射通過反應(yīng)容器的第二光線 透射片12,最終被吸光度測量裝置測量出吸光度值。波長380nm~780nm、波長間隔Inm~ 20nm，優(yōu)選20nm的光通過反應(yīng)容器后，在吸光度測量裝置上得到一組波長380nm~780nm、波 長間隔Inm~20nm的可見光對應(yīng)的吸光度數(shù)據(jù)。
[0043] 本發(fā)明提供的化學(xué)反應(yīng)液顏色的測定方法用于濕法化學(xué)分析中對應(yīng)于顏色變化 的反應(yīng)進(jìn)程檢測，也適用于W顏色變化作為反應(yīng)進(jìn)程標(biāo)示的化學(xué)測定。在測定數(shù)據(jù)前，用水 將反應(yīng)容器充滿，排除氣泡，將光束調(diào)整到平行光線透射片中屯、位置，進(jìn)行顏色測定裝置的 空白校正。將與空白校正用的相同反應(yīng)容器置于顏色測定系統(tǒng)的光路中。由試劑加入裝置 加入一種或幾種反應(yīng)試濟(jì)I，其中試劑的加入速度保持在0.1 mL/min~lOmL/min。攬拌器使待 測試反應(yīng)液和反應(yīng)試劑快速混合，混合后的反應(yīng)液的顏色變化引起的吸光度值的變化由吸 光度測量裝置測量，并將測量結(jié)果轉(zhuǎn)換為電信息后提供給控制系統(tǒng)。控制系統(tǒng)根據(jù)一組波 長的吸光度值A(chǔ)(A),計(jì)算出CIELAB色度