本实用新型属于光学颜色测量技术领域，具体涉及一种可拆卸光学模拟式教学测色装置。
背景技术：
目前，颜色测量仪器种类甚多，但大都用于工业生产，专门用于教学演示的颜色测量仪器在市场上难见踪影。用于工业生产的颜色测量仪器对精度要求很高，造价高昂，体积庞大，不易拆解，难以有效地投入到教学活动中。
高校色度学与照明工程、天文观测、光学仪器、光电子学、光谱学、遥感技术、生理光学、医学和材料科学等领域有着十分密切的关系。色度学的学习，不仅要学习相关的色度理论，还要研究色度测量仪器的设计、制造和测量方法。因此，色度学相关实验的全面开设和加强，是对光电学院本科生进行工程培养的重要组成部分。
色度学是一门实践性很强的工程学科，要想真正掌握这一学科，仅仅学习它的理论知识并进行一些验证性实验是远远不够的，必须动手拆装色度测量的相关仪器，让学生通过观察色度仪每个组成部分的工作原理及过程，达到真正掌握色度理论和了解色度测量的原理和实现过程的目的。
“可拆卸光学模拟式教学测色装置”可以让学生动手拆卸及组装该教学测色仪，真正直观的认识和了解测色仪的照明系统、光度系统、接收系统、控制系统和数据处理系统的工作原理和工作过程。为学生将来能够设计制作色度测量仪器打下坚实的基础。
现有测色仪器多为分光式测色仪，且多用于工业生产，使用分光测色的方法进行颜色测量。采用比较法测量光谱反射比，用标准白板作为参照标准，通过比较参照物和样品在同一波长上反射的单色辐射功率,从而测出样品的光谱辐量度因数,测色仪输出的基本数据是光谱反射比,其他数据可由此计算得到。 (具体内容可见光学仪器第25卷第1期一种分光测色仪的设计赵新彦蒋月娟)
(1)现有测色仪大都用于工业生产，专门用于教学演示的颜色测量仪器在市场上很少。
(2)现有测色仪多为分光式测色仪，结构复杂，造价高昂，体积庞大，不易拆解，难以有效地投入到颜色测量实验教学活动中。
技术实现要素：
本实用新型的目的是为了克服已有技术的缺陷，为了解决现有测色仪难以有效投入到颜色测量实验教学问题，提出一种可拆卸光学模拟式教学测色装置。
本实用新型是通过下述技术方案实现的：
一种可拆卸光学模拟式教学测色装置，包括光源、平行光管、滤色片座、滤色片、探测器、遮光罩、底座及数据处理系统，所述遮光罩上带有探测窗口；上述组成部件之间的位置关系为：光源、平行光管、滤色片座、遮光罩依次固定在底座上，所述探测器固定在遮光罩内，数据处理系统与所述探测器相连；
平行光管用于将光源发出的光形成平行光；
滤色片设置于滤色片座上，用于对平行光管出射的平行光进行过滤，得到满足卢瑟条件的光束；
遮光罩上的探测窗口用于安装待测色卡；
探测器用于接收待测色卡的反射光束，并通过光电效应转化成电信号；
数据处理系统用于对探测器上产生的电信号进行采样、滤波处理，并输出。
进一步地，本实用新型所述遮光罩为45°圆台型遮光罩。
进一步地，本实用新型所述探测器为硅光电池探测器。
进一步地，本实用新型所述光源包括12v光源、圆柱形塑质灯罩、降温风扇。
有益效果
(1)本实用新型不使用分光方式，而是使用光学积分模拟的方式进行颜色的测量，仪器满足卢瑟条件，用四组滤色片实现了光源光谱功率分布和探测器响应度与CIE规定的D65标准光源的光谱功率分布和1964补充标准色度观察者光谱三刺激值的拟合，原理简单，易于实现，成本较低。
(2)本实用新型光源、平行光管、滤色片座、探测器等均可拆卸，十分适合用于教学演示，学生通过动手拆装该测色装置，观察装置中每个组成部分的工作原理及过程，可以更好地掌握色度理论并了解色度测量的原理和实现过程。
附图说明
图1为本实用新型测色装置的示意图。
其中，1-光源，2-平行光管，3-滤色片座，4-遮光罩，5-探测窗口，6-探测器，7- 底座。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的优选实施方式做详细说明，
实例：一种可拆卸光学模拟式教学测色装置，包括光源、平行光管、滤色片座、滤色片、硅光电池探测器、45°圆台型遮光罩、金属底座及数据处理系统，所述45°圆台型遮光罩带有探测窗口，所述滤色片设置于滤色片座上；上述组成部件间的位置关系为：如图1所述，光源、平行光管、滤色片座、45°圆台型遮光罩依次固定在金属底座上，所述硅光电池探测器固定在45°圆台遮光罩内，数据处理系统与所述硅光电探测器相连。
平行光管用于使光源发出的光形成平行光；滤色片用于对平行光管出射的平行光进行过滤，得到满足卢瑟条件的光束；45°圆台型遮光罩上的探测窗口用于安装待测色卡，还用于对杂散光的吸收；硅光电池探测器用于接收待测色卡的反射光束，并通过光电效应转化成电信号；数据处理系统用于对硅光电池探测器上产生的电信号进行采样、滤波处理，并将处理过的电信号传递给上位机，实现数据的显示。
本实用新型光源包括12v光源(钨丝灯)、圆柱形塑质灯罩、降温风扇(5v 供电)，用于给整个装置提供光源。
本实用新型滤色片为四组，用于将所用的光源光谱功率分布和硅光电池探测器响应度拟合成CIE规定的D65标准光源的光谱功率分布和1964补充标准色度观察者光谱三刺激值；为了模拟标准观察者在标准照明体照明下观察到的物体颜色情况，校正滤色器的光谱内透射比必须符合卢瑟条件，且符合程度越高，仪器精度越高。由于补充标准色度观察者光谱三刺激值曲线有两个峰值，不易用一组滤色片拟合，故使用两组滤色片拟合卢瑟条件中的第一个方程，并分别用一组滤色片拟合卢瑟条件中的第二、三个方程，故共需四组滤色片分别记为Xb,Xr,Y,Z。
卢瑟条件表达式，
其中，kX、kY、kZ为比例系数，SA(λ)为仪器内部光源光谱功率分布，γ(λ)为探测器的光谱响应度，τX(λ)、τY(λ)、τZ(λ)为三种校正滤色器的理想光谱透射比， SC(λ)为选定的标准照明体的相对光谱功率分布，为选定的标准观察者的光谱三刺激值。
本实用新型可将数据处理系统主要由集成芯片Arduino Nano 3.0实现，可将其置于平行光管的下方，并通过数据线和上位机相连。本实用新型照明系统所需电源变压器也置于平行光管下方，与数据处理系统所需器件同时放置在特定的金属盒中。
本实用新型的具体工作过程如下：
本装置在初始使用时，需要校正用标准白板和黑筒进行标定。
将测色装置置于暗室中(或用黑丝绒遮盖测色装置)，准备好标定测色装置时需要使用的白板、黑筒以及待测试色卡。接通测色装置电源(220V交流电，测色装置带有一变压器，可将220V交流电变压为12V直流电供光源使用)，对光源进行预热，预热时间5-10分钟。将测色装置的数据线与上位机相连，并打开上位机对应串口，确保数据能正常读入。分别对四组滤色片进行标定，即分别测经过滤色片后光束入射至白板和黑筒，并经白板和黑筒反射后，光电探测器所探测的电压值。
现具体给出Xb滤色片白板标定测试方法，其余滤色片(Xr，Y，Z)的白板、黑筒及待测色卡测试方法均与其一致。在测色装置的滤色片座中插入Xb滤色片，用白板完全挡住探测窗口，并对装置进行遮光(或暗室)处理，此时，在上位机即可读取白板反射的光信号对应的电压值Uxbs，至此即完成了一次测量。用相同的方法，可分别测得四组滤色片黑筒、白板对应的电压值，由此即可计算四组K(Kb，Kr，Ky，Kz)值，即
其中，Xbs,Xrs,Ys,Zs为标准白板对应的三刺激值，其数值由高精度测色仪标定， Uxbs、Uxrs、Uys、Uzs分别为光束通过滤色片Xb,Xr,Y,Z并经白板反射到光电探测器上探测到的电压值，Uxb0、Uxr0、Uy0、Uz0分别为光束通过滤色片Xb,Xr,Y,Z并经黑筒反射到光电探测器上探测到的电压值。
得到Kb，Kr，Ky，Kz后，就可以去测量任意样品，只要按Xb滤色片白板标定测试方法测量待测色卡的响应值(将放置在探测窗口的白板换成待测色卡)，按下述公式即可求得待测色卡的三刺激值X，Y，Z。
其中，Uxba、Uxra、Uya、Uza分别为光束通过滤色片Xb,Xr,Y,Z并经待测色卡反射到光电探测器上探测到的电压值
本实用新型应用于高校本科生实验教学，具体应用于三度学课程教学配套试验中颜色测量的演示实验。
综上所述，以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。