色度感測器屬於儀器科學與技術學科,通過感知物體顏色的色調與飽和度實現色度識別功能。其研究始於20世紀60年代,由美國工業發展實驗室最早開始研究。根據測量原理可分為分光光度法(精度高)和光電積分法(速度快)兩類。
隨著數字成像技術、LED光源等發展,低成本攜帶型感測器逐步普及,在工業生產、醫療設備、環境評估等領域廣泛套用。基於三刺激值定義的新型顏色感測晶片和連續光譜LED的推出,使低成本、攜帶型、高性能的顏色感測器開發成為可能。2020年新型結構色技術的突破,使裸眼檢測靈敏度提升7-30倍,為生物感測開闢新方向。
| 中文名稱 | 色度感測器 |
| 英文名稱 | chromaticity transducer |
| 定 義 | 能感受被分辨物體的色度,並轉換成可用輸出信號的感測器。 |
| 套用學科 | 機械工程(一級學科),感測器(二級學科),物理量感測器(三級學科) |
基本介紹
- 學科領域:儀器科學與技術
- 英文名稱:Colorimetric Sensor
- 核心技術:分光/光電測量法
- 主要套用:自動化檢測、環境評估
- 技術突破:裸眼色度感測器(2020年)
發展歷程
- 1960年代:美國工業發展實驗室開啟早期研究
- 1970年代:福特航空研製連續染色機測色儀,存在光干擾缺陷
- 20世紀80年代:日本東京Shibanra電氣有限公司研製了測色裝置,天津大學進行了測色實驗裝置的研究,採用了脈衝氨燈作照明光源,分光元件採用平面閃耀光柵,接收器件由16個並行放置的矽光二極體形成陣列所組成
技術原理
- 分光光度法:通過光柵分光形成光譜,光電陣列接收數據,精度達±0.01色差單位
- 光電積分法:利用三色濾光片匹配色度函式,回響速度可達毫秒級
技術演進
- 光源革新:從脈衝氙燈發展為LED光源
- 接收器件:由16個並行放置的矽光二極體形成陣列所組成
- 數學模型:色空間匹配算法推動顏色感測器性能提升
結構色技術突破
- 採用多色雷射光源與結構色濾光片組合
- 實現裸眼可見的無標記檢測
- 生物色素靈敏度達傳統感測器30倍
- 可為環境檢測、即時診斷提供新方案
