CN115773817A - 一种液体颜色空间rgb值检测装置及其检测方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明属于液体检测技术领域，具体涉及一种液体颜色空间RGB值检测装置及其检测方法与应用。本发明只需取少量液体进行检测，有助于节约试液，清洗方便快捷。利用定位板对待测液体进行定位，确保了测试的准确性和稳定性。本发明采用独特的光反射原理结合液体颜色空间RGB值检测装置进行液体颜色检测，有效避免了比色皿式测样带来的光线来回反射传播的距离（即光程）扩大、反射检测光线减弱、易受干扰现象的发生。同时，检测标准光源发出的入射光都在检测仪密闭空间内，有效防止入射光照射液体样品时发生透射以及散射，避免大量入射光线损耗。进一步保证进入颜色传感器的反射检测光线的亮度，提高对液体样品的颜色检测识别准确性。

Description

一种液体颜色空间RGB值检测装置及其检测方法与应用

技术领域

本发明属于液体检测技术领域，具体涉及一种液体颜色空间RGB值检测装置及其检测方法与应用。

背景技术

常规的液体色度检测多采用液相分光光度仪，通过色散元件将复合光进行分光后，产生各种波长的准单色光，分时照射含有被测液体的透明容器，在容器的另一端，由光电器件分时接受不同波长的出射光，通过测量电路换算成不同波长下的光强度，根据液体对不同波长光的吸收率计算出其颜色。测量过程中，色散元件需要转动或移动，测量时间长，光源稳定性对测量结果影响很大，且设备价格高，工作环境要求高，不利于推广，也不利于携带。

在医疗、保健类产品的研发过程中，对液体颜色空间RGB值的确认，用作液体颜色比对、校准、分析及软件功能判断等。液体颜色检测现在主要有两种技术手段：通过大型台式专用设备或通过便携式测色设备进行检测。但存在以下问题：大型台式专用设备成本较高且关键项颜色空间缺失。大型台式设备通常不带RGB颜色空间致使无法检测。同时，大型台式专用设备通常采用比色皿样杯进行测试，测试液体用量大，耗时长，容易造成资源浪费。此外，大型台式专用设备体积重量大、组件多，需要外部供电，不便携带，不适用于外出或现场使用。而通过便携式测色设备进行检测，虽其成本低，通常自带RGB颜色空间，但采用常规检测方法测样时通常需要将液体样品装入比色皿进行检测。由于比色皿透光、光线散射、仪器工作原理等原因，会导致测试结果差异极大，难以对液体颜色进行准确测量。因此对于液体颜色空间RGB值的检测和分析亟需一种成本低廉、操作简单的便携式装置和方法，以用于现场检测。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中的液体颜色空间RGB值的检测装置不便携带、难以用于现场检测、测量不准确，检测方法复杂、耗时长，容易造成资源浪费的缺陷，提供了一种液体颜色空间RGB值检测装置及其检测方法，并将其应用于水质检测以及尿色检查中。

为实现上述发明目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种液体颜色空间RGB值检测装置，包括：

检测仪，其内部设置有一个检测腔，所述检测仪的底部设置有一个与检测腔连通的检测孔，所述检测腔内设置有一个色差仪，所述色差仪包括一个位于其侧面的用于照射待测液体样品的检测标准光源；

定位板，其位于检测仪下方并与之契合组装连接，其上设置有定位孔，所述检测孔与定位孔对齐；

反光片，其位于定位板的下方，并对定位孔的底部进行封闭，从而使得反光片、定位孔以及检测孔之间形成闭光环境。

目前，常用的大型台式专用设备检测液体颜色大多数采用光透射方式。由于其测量时间长、光源稳定性差、易受干扰且体积庞大、设备价格高，不便于携带，难以满足现场测试使用的要求，特别对于一些突发事件或自然灾害现场的应急快速检测。

而采用便携式测色设备，通常需要将液体样品装入比色皿采用光反射方式进行检测。如图1所示，比色皿是一个长方体的透明玻璃容器，一般厚度为10mm。检测标准光源发出的入射光在积分球内被打散，从而使得入射光更加均匀。然后入射光照射到比色皿内液体样品时发生反射，液体样品反射出的反射光穿过便携式测色设备内设置的透镜被颜色传感器接收，颜色传感器与外置的数据采集装置连接，通过外置的数据采集装置将颜色传感器接收到的光信号经过一系列的转换转变成数字信号，从而供测试人员阅读并记录数据。

本发明人发现，在实际测量过程中，检测标准光源发出的入射光照射比色皿中液体样品时，入射光容易通过液体和比色皿发生透射以及散射，致使大量入射光线损耗，进一步导致进入颜色传感器的反射检测光线亮度变低，对液体样品的颜色检测识别不准确。此外，检测标准光源发出的入射光照射到比色皿内液体样品时来回反射传播的距离（即光程）越大，光线遮挡和散射损耗就越大，检测误差也越大。另外，正常检测状态下，液体样品是在便携式测色设备规定范围密闭区域内，检测标准光源发出的入射光线稳定，没有散光及其它各种光线损耗。由于比色皿有一定体积，又是透明的，入射光线超出密闭区域，反射检测光线被大量削弱、干扰，严重影响检测结果。

本发明的一种液体颜色空间RGB值检测装置，包括：

检测仪，其内部设置有一个检测腔，检测仪的底部设置有一个与检测腔连通的检测孔，检测腔内设置有一个色差仪。色差仪包括一个位于其侧面的用于照射待测液体样品的检测标准光源。还包括定位板，其位于检测仪下方并与之契合组装连接，其上设置有定位线。定位线的交汇处设置有用于限制待测液体样品位置的定位孔，检测孔与定位孔通过定位线对齐。还包括反光片，其位于定位板的下方，并对定位孔的底部进行封闭，从而使得反光片、定位孔以及检测孔之间形成闭光环境。通过取少量液体穿过定位孔滴在反光片上进行检测，有助于节约试液，避免资源浪费，清洗方便快捷。利用定位板对待测液体进行定位，确保了测试的准确性和稳定性。与常规检测方式（比色皿式测样）相比，本发明采用独特的光反射原理结合液体颜色空间RGB值检测装置进行液体颜色检测，满足仪器密闭标准光源要求，有效避免了比色皿式测样带来的光线来回反射传播的距离（即光程）扩大、反射检测光线减弱、易受干扰现象的发生。同时，检测标准光源发出的入射光都在检测仪密闭空间内，有效防止入射光照射液体样品时发生透射以及散射，避免大量入射光线损耗。进一步保证进入颜色传感器的反射检测光线的亮度，提高对液体样品的颜色检测识别准确性。该液体颜色空间RGB值检测装置操作简单、检测高效省时、测量准确、成本低、体积小巧便携，方便外出或现场使用，无需外部供电。

作为优选，所述色差仪还包括位于其顶部的颜色传感器，用于采集检测标准光源发出的入射光以及被待测液体样品反射出的反射光，所述颜色传感器与外置的数据采集装置连接。

作为优选，所述定位孔的孔径大于检测孔的孔径。

作为进一步优选，所述检测孔的孔径为5~8mm。

作为进一步优选，所述检测孔的孔径为8mm。

通过定位孔将液体样品限制在便携式测色设备规定范围密闭区域内，检测标准光源发出的入射光线穿过孔径比定位孔的孔径小的检测孔照射到液体样品时，光线更稳定均匀，没有散光及其它各种光线损耗，提高检测方法的准确性。

作为优选，所述定位板上还设置有定位线，所述定位线的交汇处设置有用于限制待测液体样品位置的定位孔，所述检测孔与定位孔通过定位线对齐。

作为优选，所述定位线为十字形结构。

通过上述设置，有助于将待测液体滴在定位孔中心位置处，方便检测仪上的检测孔根据定位线的位置与定位板上的定位孔对齐，从而使得检测标准光源发出的大量入射光能更均匀充分地照射到待测液体上，确保进入颜色传感器的反射检测光线的亮度，提高对液体样品的颜色检测识别准确性。

作为优选，所述反光片为不透光纯白色材料，所述反光片的下方设置有工作台面。

作为进一步优选，所述反光片为不透明纯白光面塑料胶片。

采用不透光纯白色材料制成的反光片作为光反射材料和闭光材料，创建了独特的液体颜色检测环境，实现了良好的反光效果和闭光环境，有效屏蔽了外部环境的光线，避免了外界环境的干扰。同时，检测标准光源发出的入射光都在检测仪密闭空间内，有效防止入射光照射液体样品后发生透射以及散射，避免大量入射光线损耗。进一步保证进入颜色传感器的反射检测光线的亮度，提高对液体样品的颜色检测识别准确性。

作为优选，所述检测标准光源的波长为400~700nm，波长间隔10nm。

作为优选，所述检测标准光源为全光谱LED光源。

一种采用如上所述的液体颜色空间RGB值检测装置测量液体颜色的方法，包括以下步骤：

先在工作台面上放置一块反光片，将定位板端正摆放在反光片上；

吸取待测液体样品滴于定位板上的定位孔内中心位置处；

通过定位线调整检测仪上的检测孔的位置，使检测仪上的检测孔与定位板上的定位孔对齐；

开启检测仪上的检测标准光源，检测标准光源发出的入射光照射到待测液体样品上，入射光在穿过待测液体样品后，待测液体样品反射出的反射光被设置在色差仪顶部的颜色传感器接收，通过外置的数据采集装置将接收到的光信号经过一系列的转换转变成数字信号并记录检测数据。

如上所述的一种测量液体颜色的方法在水质检测以及尿色检查中的应用。

因此，本发明具有以下有益效果：

（1）本发明只需取少量液体进行检测，有助于节约试液，避免资源浪费，清洗方便快捷；

（2）本发明利用定位板对待测液体进行定位，确保了测试的准确性和稳定性；

（3）本发明采用独特的光反射原理结合液体颜色空间RGB值检测装置进行液体颜色检测，有效避免了比色皿式测样带来的光线来回反射传播的距离（即光程）扩大、反射检测光线减弱、易受干扰现象的发生。同时，检测标准光源发出的入射光都在检测仪密闭空间内，有效防止入射光照射液体样品后发生透射以及散射，避免大量入射光线损耗。进一步保证进入颜色传感器的反射检测光线的亮度，提高对液体样品的颜色检测识别准确性；

（4）该液体颜色空间RGB值检测装置操作简单、检测高效省时、测量准确、成本低、体积小巧便携，方便外出或现场使用，有利于在生产实践中推广应用。

附图说明

图1为使用常规检测方式（比色皿式测样）检测液体颜色的检测装置结构示意图。

图2为液体颜色空间RGB值检测装置结构示意图。

图3为定位板的结构示意图。

图4为三种液体样品在比色皿中展示情况图。

图5为三种液体样品滴在反光片及定位孔中的展示情况图。

图6~11为三种液体样品的实测值、真实值及颜色比对情况图。

图中：检测仪1；检测腔2；检测孔3；色差仪4；待测液体样品5；检测标准光源6；定位板7；定位线8；定位孔9；反光片10；颜色传感器11；工作台面12；比色皿13；透镜14；积分球15。

具体实施方式

下面结合说明书附图以及具体实施例对本发明做进一步描述。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本发明。此外，下述说明中涉及到的本发明的实施例通常仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。因此，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

实施例1

如图2-3所示，本发明的一种液体颜色空间RGB值检测装置，包括：

检测仪1，其内部设置有一个检测腔2，检测仪1的底部设置有一个与检测腔2连通的检测孔3，检测腔2内设置有一个色差仪4。本实施例中的检测仪1采用型号为LS176的便携式测色设备，照明方式采用D/8，包含镜面反射光（SCI）。色差仪4包括一个位于其侧面的用于照射待测液体样品5的检测标准光源6。还包括定位板7，其位于检测仪1下方并与之契合组装连接，其上设置有定位孔9，检测孔3与定位孔9对齐。还包括反光片10，其位于定位板7的下方，并对定位孔9的底部进行封闭，从而使得反光片10、定位孔9以及检测孔3之间形成闭光环境。

色差仪4还包括位于其顶部的颜色传感器11，用于采集检测标准光源6发出的入射光以及被待测液体样品5反射出的反射光，所述颜色传感器11与外置的数据采集装置连接。

定位孔9的孔径大于检测孔3的孔径。检测孔3的孔径为5~8mm。在本实施例中，检测孔3的孔径为8mm。通过定位孔9将液体样品限制在便携式测色设备规定范围密闭区域内，检测标准光源6发出的入射光线穿过孔径比定位孔9的孔径小的检测孔3照射到待测液体样品5上，光线更稳定均匀，没有散光及其它各种光线损耗，提高检测方法的准确性。

定位板7上还设置有定位线8，定位线8为十字形结构。定位线8的交汇处设置有用于限制待测液体样品5位置的定位孔9，检测孔3与定位孔9通过定位线8对齐。有助于将待测液体样品5滴在定位孔9中心位置处，方便检测仪1上的检测孔3根据定位线8的位置与定位板7上的定位孔9对齐，从而使得检测标准光源6发出的大量入射光能更均匀充分地照射到待测液体样品5上，确保进入颜色传感器11的反射检测光线的亮度，提高对待测液体样品5的颜色检测识别准确性。

反光片10为不透光纯白色材料，反光片10的下方设置有工作台面12。

作为另一种实施方式，反光片10为不透明纯白光面塑料胶片。

采用不透光纯白色材料制成的反光片10作为光反射材料和闭光材料，创建了独特的液体颜色检测环境，实现了良好的反光效果和闭光环境，有效屏蔽了外部环境的光线，避免了外界环境的干扰。同时，检测标准光源6发出的入射光都在检测仪1密闭空间内，有效防止入射光照射待测液体样品5后发生透射以及散射，避免大量入射光线损耗。进一步保证进入颜色传感器11的反射检测光线的亮度，提高对液体样品的颜色检测识别准确性。

检测标准光源6的波长为400~700nm，波长间隔10nm。检测标准光源6为全光谱LED光源。

实施例2

一种采用如上所述的液体颜色空间RGB值检测装置测量液体颜色的方法，包括以下步骤：

先在工作台面12上放置一块反光片10，将定位板7端正摆放在反光片10上；

吸取待测液体样品5滴于定位板7上的定位孔9内中心位置处；

通过定位线8调整检测仪1上的检测孔3的位置，使检测仪1上的检测孔3与定位板7上的定位孔9对齐；

开启检测仪1上的检测标准光源6，检测标准光源6发出的入射光照射到待测液体样品5上，入射光在穿过待测液体样品5后，待测液体样品5反射出的反射光被设置在色差仪4顶部的颜色传感器11接收，通过外置的数据采集装置将接收到的光信号经过一系列的转换转变成数字信号并记录检测数据。

液体颜色空间RGB值检测装置的工作原理如下：

检测标准光源6发出的入射光在积分球15内被打散，从而使得入射光更加均匀。入射光穿过检测孔3照射待测液体样品5后发生反射，待测液体样品5反射出的反射光穿过设置在色差仪4内部的透镜14被颜色传感器11接收，通过外置的数据采集装置将接收到的光信号经过一系列的转换转变成数字信号并供测试人员阅读、记录数据。

【液体颜色空间RGB值检测】

分别取三种已知RGB值的绿色液体样品（绿色液体样品在比色皿中展示情况如图4所示，从左往右依次为浅绿试液、中绿试液、深绿试液），借助实施例1中所述的液体颜色空间RGB值检测装置并按照实施例2中所述的测量液体颜色的方法进行测量。将反光片放置在清洁、水平的工作台面上，从三种绿色液体样品中各取试液一滴（对应编号为1、2、3），间隔一定距离，滴于反光片上。液滴直径需低于检测仪底部的检测孔直径（8mm），以防检测时液滴与检测孔外沿接触，引起液滴流动或分散。通过移动定位板进行调整，从而将待测液滴置于定位板上的定位孔中心位置处。编号为1、2、3的三种绿色试液滴在反光片及定位孔中的展示情况如图5所示。根据定位线将检测仪底部的检测孔与定位板上的定位孔对齐，使得检测孔对准液滴中央。开启检测仪，分别对编号为1、2、3的三种绿色试液液滴的颜色空间RGB值进行检测并记录数据。

从图4-11中数据分析可知：利用液体颜色空间RGB值检测装置及其检测方法对三种绿色液体样品进行检测，浅绿试液的RGB实测值为：R=167、G=216、B=156（如图6所示），浅绿试液的RGB真实值及颜色比对如图7所示；中绿试液的RGB实测值为：R=104、G=211、B=92（如图8所示），中绿试液的RGB真实值及颜色比对如图9所示；深绿试液的RGB实测值为：R=0、G=161、B=56（如图10所示），深绿试液的RGB真实值及颜色比对如图11所示。三种绿色液体样品的RGB实测值与真实值及颜色比对一致，检测精准度很高，实用性很强。

以上所述仅是对本发明的优选实施例及原理进行了详细说明，对本领域的普通技术人员而言，依据本发明提供的思想，在具体实施方式上会有改变之处，而这些改变也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种液体颜色空间RGB值检测装置，其特征在于，包括：

检测仪（1），其内部设置有一个检测腔（2），所述检测仪（1）的底部设置有一个与检测腔（2）连通的检测孔（3），所述检测腔（2）内设置有一个色差仪（4），所述色差仪（4）包括一个位于其侧面的用于照射待测液体样品（5）的检测标准光源（6）；

定位板（7），其位于检测仪（1）下方并与之契合组装连接，其上设置有定位孔（9），所述检测孔（3）与定位孔（9）对齐；

反光片（10），其位于定位板（7）的下方，并对定位孔（9）的底部进行封闭，从而使得反光片（10）、定位孔（9）以及检测孔（3）之间形成闭光环境。

2.根据权利要求1所述的一种液体颜色空间RGB值检测装置，其特征在于，所述色差仪（4）还包括位于其顶部的颜色传感器（11），用于采集检测标准光源（6）发出的入射光以及被待测液体样品（5）反射出的反射光，所述颜色传感器（11）与外置的数据采集装置连接。

3.根据权利要求1所述的一种液体颜色空间RGB值检测装置，其特征在于，所述定位孔（9）的孔径大于检测孔（3）的孔径。

4.根据权利要求1所述的一种液体颜色空间RGB值检测装置，其特征在于，所述定位板（7）上还设置有定位线（8），所述定位线（8）的交汇处设置有用于限制待测液体样品（5）位置的定位孔（9），所述检测孔（3）与定位孔（9）通过定位线（8）对齐。

5.根据权利要求4所述的一种液体颜色空间RGB值检测装置，其特征在于，所述定位线（8）为十字形结构。

6.根据权利要求1所述的一种液体颜色空间RGB值检测装置，其特征在于，所述反光片（10）为不透光纯白色材料，所述反光片（10）的下方设置有工作台面（12）。

7.根据权利要求1所述的一种液体颜色空间RGB值检测装置，其特征在于，所述检测标准光源（6）的波长为400~700nm，波长间隔10nm。

8.根据权利要求6所述的一种液体颜色空间RGB值检测装置，其特征在于，所述检测标准光源（6）为全光谱LED光源。

9.一种采用如权利要求1~8中任意一项所述的液体颜色空间RGB值检测装置测量液体颜色的方法，其特征在于，包括以下步骤：

先在工作台面（12）上放置一块反光片（10），将定位板（7）端正摆放在反光片（10）上；

吸取待测液体样品（5）滴于定位板（7）上的定位孔（9）内中心位置处；

通过定位线（8）调整检测仪（1）上的检测孔（3）的位置，使检测仪（1）上的检测孔（3）与定位板（7）上的定位孔（9）对齐；

开启检测仪（1）上的检测标准光源（6），检测标准光源（6）发出的入射光照射到待测液体样品（5）上，入射光在穿过待测液体样品（5）后，待测液体样品（5）反射出的反射光被设置在色差仪（4）顶部的颜色传感器（11）接收，通过外置的数据采集装置将接收到的光信号经过一系列的转换转变成数字信号并记录检测数据。

10.如权利要求9所述的一种测量液体颜色的方法在水质检测以及尿色检查中的应用。

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