G、B均为255时就合成了白光， R、G、B均为0时就形成了黑色，当两色分别叠加时将得到不同的"C、M、Y"颜色。总共有255* 255*255种颜色。
[0052] 2.2 RGB图像
[0053] 一幅RGB图像就是MXNX3大小的彩色像素的数组，其中的每个彩色像素点都是在 特定空间位置的彩色图像所对应的红、绿、蓝三个分量。RGB图像也可以看做由三个灰度图 像形成的"堆栈"，当发送到彩色监视器的红、绿、蓝输入端时，就在屏幕上产生彩色图像。 [0054]按照惯例，形成一幅RGB彩色图像的三幅图像通常被称作红、绿、蓝分量图像。分量 图像的数据类决定了它们的取值范围。如果一幅RGB图像的数据类是double，那么取值范围 就是[0，1]。类似的，对于uint8类或uintl6类的RGB图像，取值范围分别是[0,255]或[0， 65535]。用来表示这些分量图像像素值的比特数决定了一幅RGB图像的比特深度。
[0055] 2.3 RGB图像灰度级转换
[0056]利用软件读取个由mXn个像素构成的彩色图像可以建立相对应的mXnX 3的三维 数组。在这个数组中，前两维表示像素位于图像中的位置，第三维是图像中每一个像素的 红，绿，蓝颜色强度值。红，绿，蓝这三种颜色的强度都可以用一个0~1之间的数值表示。如 某一个像素的三种颜色强度分量为(〇,〇,〇)，则该像素显示为黑色;颜色强度分量为（1，1， 1)的像素显示为白色。每一个像素的RGB强度分量都存储在数组的第三维元素中。将每个像 素的颜色分量值提取出并赋予一定的权重计算得到该像素的颜色强度：
[0057] L = 0.2989*R+0.5870*G+0.1140*B
[0058] 3、动态监控
[0059] -束平行光通过吸光性溶液，用采光器拍摄，拍摄的频率调成Is，将拍摄的图片传 入到计算机，通过软件计算出整张图片的灰度值，对每张图片进行处理后，就可以得到每隔 Is光通过溶液后的灰度值，用图片灰度值代替光通过溶液后光的强度。
[0060] 因此，上述装置和方法可以用于吸光性溶液的浓度测定，所谓的吸光性溶液指的 是能够吸收光源发出的光能(或激光发出的光能）的溶液。
[0061 ]该方法的应用效果和准确性测定如下：
[0062]溶液选取与配制
[0063]我们用柠檬黄为例，测量其吸光度与溶液浓度的关系，分别配置4g/L，8g/L，12g/ L，16g/L，四种浓度的柠檬黄溶液。
[0064]测量部分的设定
[0065]选取同样大小的五个比色皿作为溶液槽，四个用来装上述四种浓度的溶液，另外 一个做不加溶液的空白对照。将配制好的溶液分别加入比色皿当中，让激光分别通过比色 皿打在屏幕上，测量五次吸光度时要保证比色皿与激光源的距离不变，但距离大小不限。比 色皿与屏幕的距离不限，方便摄像头拍照即可。
[0066]光点拍照
[0067]首先让激光通过未加溶液的比色皿，对屏幕上的光点进行拍照。接下来处理另外 四组溶液，分别对激光通过后的光点进行拍照。
[0068] 吸光度计算。计算五次拍摄照片的光强值，用图像处理软件得到五张图片灰度值 大小：
[0069]
[0070] 不同浓度溶液的灰度值与浓度的关系见图2。
[0071]我们可以从图2中看到，随着柠檬黄溶液浓度的增加，通过溶液后的灰度值会线性 降低，即吸光度随浓度线性变化。我们拟合出通过溶液后光点的灰度值与溶液浓度的线性 方程。
[0072]接下来只要将每张照片的灰度值代入到方程，就可以得到溶液的浓度值。如果通 过摄像头随时对光点进行拍照，并将图片传入计算机处理，溶液浓度就能被随时地反应出 来。
[0073]动态稀释测定试验：
[0074] 我们首先配制了浓度为16g/L的柠檬黄溶液，添加到溶液槽前，先测定未添加溶液 前的灰度值Lo;然后添加到溶液槽中，测定添加溶液后初始灰度值L 1;再不断的往里面加水 以稀释其浓度，加水的速度为200ml/min，每隔两分钟拍照并转换成灰度值，获得T时刻的灰 度值L T，按如下公式计算溶液浓度，得到稀释过程中不同时间的动态浓度，
[0075]
[0076] 最后比较溶液浓度计算值与真实值的差别，结果如下：
[0077]
[0079]结果表明，使用本发明提供的装置和方法测定的溶液浓度值与真实值之间的误差 在5%以内，在实验教学与对精度要求不高的工农业生产中完全可以接受，经济可行，准确 度高。上述实施例的作用在于说明本发明的实质性内容，但并不以此限定本发明的保护范 围。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而 不脱离本发明技术方案的实质和保护范围。
【主权项】
1. 一种动态监控溶液浓度变化的装置，其特征在于:包括光源、溶液槽、光屏、摄像头、 计算机和光具座;所述光源、溶液槽、摄像头和光屏依次固定在所述光具座上，光源的高度 与溶液槽和光屏高度一致;所述摄像头对着光屏放置，并与计算机连接;所述光源、溶液槽、 光屏和摄像头设于暗箱内；所述溶液槽为透光的溶液槽。2. 根据权利要求1所述的动态监控溶液浓度变化的装置，其特征在于:所述光源为激光 源。3. 根据权利要求1所述的动态监控溶液浓度变化的装置，其特征在于:所述溶液槽为石 英材质。4. 根据权利要求1所述的动态监控溶液浓度变化的装置，其特征在于:所述光源、溶液 槽、摄像头和光屏依次可移动地固定在所述光具座上。5. 根据权利要求1~4任一所述的动态监控溶液浓度变化的装置，其特征在于:所述溶 液为吸光性溶液。6. -种利用权利要求1~4任一所述的装置动态监控溶液浓度变化的方法，其特征在 于，包括如下步骤： 步骤S1，开启光源、摄像头和计算机； 步骤S2,计算机控制摄像头对光屏拍照，并将拍照获得的RGB图像按照如下公式（1)转 换成灰度值，记作未添加待监控溶液前的灰度值Lo; L = 0.2989XR+0.5870XG+0.1140XB (1) 步骤S3，将待监控溶液添加到溶液槽中，待监控溶液的液面高度高于光源穿过溶液槽 的高度，记录待监控溶液浓度初始值Co; 步骤S4,计算机控制摄像头对光屏拍照，并将拍照获得的RGB图像按照公式（1)转换成 灰度值，获得添加待监控溶液后的初始灰度值U; T时刻当溶液槽中的待监控溶液的浓度变 化时，计算机控制摄像头对光屏再次拍照，并将拍照获得的RGB图像按照公式（1)转换成灰 度值，获得T时刻的灰度值L T; 步骤S5，按照如下公式(2)计算T时刻待监控溶液的浓度CT，7. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于:所述待监控溶液为吸光性溶液。8. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于:T时刻溶液槽中的待监控溶液的浓度变化 由于被稀释浓度变化或溶液分解浓度变化。
【专利摘要】本发明公开了一种动态监控溶液浓度变化的装置和方法，该装置包括光源、溶液槽、光屏、摄像头、计算机和光具座；所述光源、溶液槽、摄像头和光屏依次固定在所述光具座上，光源的高度与溶液槽和光屏高度一致；所述摄像头对着光屏放置，并与计算机连接；所述光源、溶液槽、光屏和摄像头设于暗箱内；所述溶液槽为透光的溶液槽。本发明提供的动态监控溶液浓度变化的装置可以对穿过溶液后的光进行拍照，并将RGB图像转化成灰度值，通过灰度值的变化实时监测溶液浓度变化，可用于实验教学与对精度要求不高的工农业生产中，经济可行。本发明提供的动态监控溶液浓度变化的方法简易可行，可以用于实时监测溶液浓度变化，确度高。
【IPC分类】G01N21/17
【公开号】CN105675500
【申请号】CN201610111739
【发明人】张震, 孙杰, 张雅男
【申请人】南京信息工程大学
【公开日】2016年6月15日
【申请日】2016年2月29日