一种基于LED光源的分光测色仪及其实现方法

1.一种基于LED光源的分光测色仪，其特征在于，包括：
一积分球，其内壁上分布有8个LED组成的复合光源，且积分球球壁设置光源入射孔径，每个LED发出的光从光源入射孔径设入积分球内部，投射在积分球内壁上；
耦合光路，用于将测量口径处的光线耦合进入入射狭缝，同时去除积分球内壁的杂散光；
光谱仪；
光线从积分球的观察孔径出射后，经过耦合光路进入光谱仪的入射狭缝，经过分光光路分光后，投射到线阵传感器上，线阵传感器上的不同像元对应了不同波长处的光辐射强度；
所述积分球的上半球为规则半球体，积分球的下半球设计成圆锥状，圆锥角度为与底面法线方向成45°角。
2.根据权利要求1所述的基于LED光源的分光测色仪，其特征在于，在积分球测试口处设置参考白板拨片，参考白板的积分球侧表面为标准白板；用于当参考白板打开时，对被测样品进行测量；当积分球关闭时，对参考白板进行测量。
3.根据权利要求1所述的基于LED光源的分光测色仪，其特征在于，还包括一驱动装置，其中，所述驱动装置采用步进电机驱动，通过步进电机控制线阵传感器旋转180°。
4.根据权利要求3所述的基于LED光源的分光测色仪，其特征在于，所述步进电机的步距角为1.8°：每旋转18度对信号进行一次采样，每次测量实际进行10次采样，取采样平均值作为采样结果。
5.一种权利要求1所述的基于LED光源的分光测色仪的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、每个LED发出的光从光源入射孔径设入积分球内部，投射在积分球内壁上；
S2、光线从积分球的观察孔径出射后，经过耦合光路进入光谱仪的入射狭缝，经过分光光路分光后，投射到线阵传感器上，线阵传感器上的不同像元对应了不同波长处的光辐射强度。
6.根据权利要求5所述的基于LED光源的分光测色仪的实现方法，其特征在于，所述步骤S2还包括：
通过步进电机控制第一齿轮进行转动，第一齿轮（A）带动第二齿轮进行转动，第二齿轮通过轴承带动光谱传感器的安装板进行旋转，每旋转18度对信号进行一次采样，得到一采样信号；每次测量实际进行10次采样，取采样平均值作为采样结果。
7.根据权利要求5所述的基于LED光源的分光测色仪的实现方法，其特征在于，所述步骤S1之前还包括：
用标准仪器进行波长准确性测量，得到分光测色仪的峰值波长和传感器象元的对应关系：
 (式1)
其中，λ为波长，k为比例系数，d为常数项，n为像元序号。
8.根据权利要求7所述的基于LED光源的分光测色仪的实现方法，其特征在于，所述步骤S1之前还包括：
受到外界因素影响后，进行波长准确性测量时，会得到新的对应关系：
(式2)
其中，k'，d'为新的比例系数和常数项；
此时需要根据式2对式1进行修正，将式1中的k和d,替换为新的定标系数k'和d'；
其具体修正方法如下：
S01、每次开机后，对白色标准色板进行测量；测量时，依次点亮峰值波长400nm 的LED1、峰值波长430nm 的第三LED3、峰值波长500nm 的LED5和峰值波长700nm 的LED6对白色标准色板的反射光信号进行测量，获得每个LED的峰值波长所对应的传感器象元；
由于每个LED的峰值波长 已知，用最小二乘法对两组
数据进行拟合，得到式3；
   ( 式3)
再通过最小二乘法对两组数据进行拟合，即可计算出式3中的k'和d'。

一种基于LED光源的分光测色仪及其实现方法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及反射光谱测量技术领域，特别涉及一种基于LED光源的分光测色仪及其实现方法。\n背景技术\n[0002] 反射光谱测量是颜色测量的基本手段，通过获得被测样品表面可见光范围内的光谱反射率曲线计算得到颜色三刺激值和其它色参数。分光颜色测量仪器的前身为分光光度计，这两种仪器都用于测量被测样品的光谱反射比或光谱透射比。由于分光光度计的技术的各项技术已经比较成熟，这些技术在在测色仪器中得到了很好的继承。目前的颜色测量仪器从结构和测量原理上可以分为三种：光电积分颜色测量仪器、光谱扫描式颜色测量仪器和分光测色仪。\n[0003] 光电积分式颜色测量仪器不采用分光原理，一般采用单颗传感器对整个可见光波段进行一次性积分测量。\n[0004] 光谱扫描式的颜色测量仪器，结构与分光光度计非常相似，一般采用0:D几何条件。通过转动光栅，将光源发出的光首先分光成单色光，然后照射到被测样品上，再用单颗传感器测量反射光信号。\n[0005] 分光测色仪不对光源光进行分光，光源发出的光首先照射到被测样品上，收集反射光后对反射光分光，再用阵列传感器进行检测。分光测色仪可以提供D:0、45:0等几何条件。目前的便携式的测色仪器一般都是分光测色仪。\n[0006] 对于分光测色仪，由于颜色测量有其特殊的应用场合和测试特点，在仪器设计时需要进行以下特殊的考虑。\n[0007] 首先，分光测色仪的光谱范围不同。常规的分光测色仪的检测光谱范围集中在可见光范围。CIE推荐的光谱检测范围为360-830nm。由于光谱短波和长波部分两段对色度学计算影响较小，所以在大多数的颜色测量仪器设计中，光谱检测范围设置为380-780nm，甚至400-700nm。但是，由于被检测样品的不同，如果仪器测试光源光谱范围有区别，也会给测试结果带来较大的影响。尤其是在测量包含荧光物质的材料时，仪器光源光谱分布中是否包含紫外成分会导致测试结果出现很大的偏差。\n[0008] 其次，通常物体表面反射光谱形状比较平缓，在计算颜色三刺激值时，对仪器的波长分辨率要求相对分光光度计稍低。CIE推荐计算的波长分辨率为1nm，在应用中可以选用\n10nm。目前大多数分光测色仪都选择10nm波长分辨率。\n[0009] 另外，在颜色测量中，测试几何条件相对于分光光度计要复杂许多。CIE对反射样品、透射样品的测量都规定了多种测试几何条件。不同应用须选择相应的测试几何条件。由于不同仪器生产厂商的技术路线不同，测试几何条件的设计方法也多有不同。不同的测试几何条件导致仪器测量结果存在着一定的器间差。在仪器设计中需要对测试几何条件进行严谨的设计。\n[0010] 分光测色仪器的测量原理为测量物体的光谱反射或光谱透射特性，再选用CIE的标准照明体和标准观察者，通过积分计算，求得颜色的三刺激值。分光测色仪器实际上是一种物理量测色仪器，测量出材料表面光谱反射率后，根据CIE标准色度系统光谱三刺激值函数计算出样品表面颜色的三刺激值X，Y，Z等一系列其他心理物理量参数。分光测色仪主要是由光源，分光系统，光电检测系统以及电子控制与数据处理系统等主要部分构成。\n[0011] 传统的分光测色仪多采用卤钨灯或氙灯作为测试光源。卤钨灯是颜色测量中最常使用的可见光波段的光源。卤钨灯的高稳定性使其非常适合于作为颜色测量的照明光源或辐射定标光源。卤钨灯最重要的特点是它的输出谱线非常平滑，无断裂、尖峰或凹陷，如图 \n1所示。但是卤钨灯光谱分布在短波和紫外部分能量不足。这种情况会导致两个问题：1.短波部分的测量信号信噪比较低，影响测量重复性。2.不能提供对荧光材料进行测量时需要的紫外光谱能量。\n[0012] 另外，卤钨灯的功耗较高，使得仪器的工作时间相应缩短。如果要在分光测色仪中应用卤钨灯作为测试光源，应针对以上做优化考虑。氙灯光源在可见光和紫外的光谱范围具有很好的光谱能量分布，如图 2所示。很多分光测色仪器都采用脉冲氙灯作为照明光源。\n但是，脉冲氙灯的功耗大、寿命相对低。\n[0013] 随着LED技术的发展，越来越多的仪器生产商采用LED作为便携式分光测色仪的测量光源。LED光源寿命长、响应快、功耗低，为了保证照明光源在可见光光谱范围内有充足的光谱分布，需要用多个LED光源组合成复合LED光源。\n[0014] 国家技术监督局于1994年制定了JJG 867-1994《光谱测色仪检定规程》，2002年发布了JJG 595-2002《测色色差计检定规程》。这两个检定规程分别应用于光谱扫描颜色测量仪器和光电积分颜色测量仪器的检定，在检测指标上都有各自不同的针对性。对于分光测色仪还没有适用的检定规程。在目前的实际检定工作中，各个计量检定机构对分光测色仪多是应用JJG 595-2002来进行检定的。JJG595-2002提出了对测色仪器的复现性检测要求。\n复现性检测的目的是为了评价仪器对被测样品表面照明均匀程度。复现性的检定办法为，在仪器开机预热后，连续测量标准参考白板8次。8次测量中每次测量都要以白板中心为轴转动约45度。测量结果的复现性指标△l的计算方法如下：\n[0015] ；\n[0016] 其中， 为仪器测量的各参数（三刺激值，色品坐标，色差等）的第i次测量值； 为测量的平均值。\n[0017] 仪器复现性的评价分级标准如下表所示：\n[0018]\n[0019] 以图3所示的D:8结构的分光测色仪为例，照明光源发出的光在积分球1内部匀化后，入射至被测样品表面，样品表面的反射光进入传感器（探测器）2。在理想情况下，入射光经积分球匀化后，在被测物体表面均匀照射，应与dS的位置无关，且在被测样品表面每一点的光强角分布都应符合朗伯体分布。但是，在实际应用中，由于积分球提供的漫射照明环境并不理想，入射至被测样品表面的光源在波长处的光辐射功率密度或光强角分布在被测样品表面并不均匀。在这种情况下，当表面颜色不均匀或存在纹理的被测样品在底面转动时，通过复现性检测，可以定量的评价照明光源对被测样品表面照明的均匀程度。但是，在计量检定规程中，使用的被检测样品是标准白板。标准白板的表面颜色一致性较好，表面纹理较为均匀，可以近似认为表面反射光谱不随位置的改变而变化。在这种情况下，当被测样品在底面转动时，不能达到检测目的。\n[0020] 所以，在实际的检测工作中，应选择表面颜色不均匀的被测样品进行仪器复现性评价。设计如图4所示的样品，用普通打印纸用打印机打印出黑白两个半圆。圆形整体直径为10mm。\n[0021] 将如图4所示的样品分别用美能达的分光测色仪CM-700D和爱色丽的分光测色仪SP-64进行测试，两种仪器均为D:8结构，均在SCI条件下进行测试，在测试时将被测样品中心和仪器测量口径中心重合，每测量一次，将样品旋转45°，共测量8次，评价其复现性。测试结果如图5所示，复现性△L(Y)分别达到了4.88和4.96，不能达到JJG595-2002中对颜色测量仪器的检定要求。\n[0022] 采用BCRA系列色板中的白色色板作为标准色板，检验美能达的分光测色仪CM-\n700D和爱色丽的分光测色仪SP-64的复现性，检验结果如图 6所示。由于白色色板的表面比较均匀，所以复现性△L(Y)分别达到了0.62和0.56。从图5和图6的测量结果可知，采用不均匀的被测样品能够更明显的测试出仪器复现性问题。\n[0023] 在现有技术手段中，在仪器结构中也没有对仪器复现性进行针对性的优化设计，因而现有技术还有待改进和提高。\n发明内容\n[0024] 鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种基于LED光源的分光测色仪及其实现方法，能提高颜色测量仪器的复现性。\n[0025] 为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：\n[0026] 一种基于LED光源的分光测色仪，其中，包括：\n[0027] 一积分球，其内壁上分布有8个LED组成的复合光源，且积分球球壁设置光源入射孔径，每个LED发出的光从光源入射孔径设入积分球内部，投射在积分球内壁上；\n[0028] 耦合光路，用于将测量口径处的光线耦合进入入射狭缝，同时去除积分球内壁的杂散光；\n[0029] 光谱仪；\n[0030] 光线从积分球的观察孔径出射后，经过耦合光路进入光谱仪的入射狭缝，经过分光光路分光后，投射到线阵传感器上，线阵传感器上的不同像元对应了不同波长处的光辐射强度。\n[0031] 所述的基于LED光源的分光测色仪，其中，所述积分球的上半球为规则半球体，积分球的下半球设计成圆锥状，圆锥角度为与底面法线方向成45°角。\n[0032] 所述的基于LED光源的分光测色仪，其中，所述积分球为直径45mm的积分球，光谱仪的入射狭缝的尺寸为75*750um。\n[0033] 所述的基于LED光源的分光测色仪，其中，在积分球测试口处设置参考白板拨片，参考白板的积分球侧表面为标准白板；用于当参考白板打开时，对被测样品进行测量；当积分球关闭时，对参考白板进行测量。。\n[0034] 所述的基于LED光源的分光测色仪，其中，还包括一驱动装置，其中，所述驱动装置采用步进电机驱动，通过步进电机控制线阵传感器旋转180°。\n[0035] 所述的基于LED光源的分光测色仪，其中，所述步进电机的步距角为1.8°：每旋转\n18度对信号进行一次采样，每次测量实际进行10次采样，取采样平均值作为采样结果。\n[0036] 一种所述的基于LED光源的分光测色仪的实现方法，其中，包括以下步骤：\n[0037] S1、每个LED发出的光从光源入射孔径设入积分球内部，投射在积分球内壁上；\n[0038] S2、光线从积分球的观察孔径出射后，经过耦合光路进入光谱仪的入射狭缝，经过分光光路分光后，投射到线阵传感器上，线阵传感器上的不同像元对应了不同波长处的光辐射强度。\n[0039] 所述的基于LED光源的分光测色仪的实现方法，其中，所述步骤S2还包括：\n[0040] 通过步进电机控制第一齿轮进行转动，第一齿轮A带动第二齿轮进行转动，第二齿轮通过轴承带动光谱传感器的安装板进行旋转，每旋转18度对信号进行一次采样，得到一采样信号；每次测量实际进行10次采样，取采样平均值作为采样结果。\n[0041] 所述的基于LED光源的分光测色仪的实现方法，其中，所述步骤S1之前还包括：\n[0042] 用标准仪器进行波长准确性测量，得到分光测色仪的峰值波长和传感器象元的对应关系：\n[0043] (式1)\n[0044] 其中，λ为波长，k为比例系数，d为常数项，n为像元序号。\n[0045] 所述的基于LED光源的分光测色仪的实现方法，其中，所述步骤S1之前还包括：\n[0046] 受到外界因素影响后，进行波长准确性测量时，会得到新的对应关系：\n(式2)\n[0047] 其中，k'，d'为新的比例系数和常数项；\n[0048] 此时需要根据式2对式1进行修正，将式1中的k和d,替换为新的定标系数k'和d'；\n[0049] 其具体修正方法如下：\n[0050] S01、每次开机后，对白色标准色板进行测量；测量时，依次点亮峰值波长400nm 的LED1、峰值波长430nm 的第三LED3、峰值波长500nm 的LED5和峰值波长700nm 的LED6对白色标准色板的反射光信号进行测量，获得每个LED的峰值波长所对应的传感器象元；\n[0051] 由于每个LED的峰值波长  已知，用最小二乘\n法对两组数据进行拟合，得到式3；\n[0052]     (式3)\n[0053] 再通过最小二乘法对两组数据进行拟合，即可计算出式3中的k'和d'。\n附图说明\n[0054] 图1为现有技术中卤钨灯光谱的示意图。\n[0055] 图2为现有技术中氙灯光谱的示意图。\n[0056] 图3为现有技术中D:8结构的分光测色仪的示意图。\n[0057] 图4为复现性检测样品的示意图。\n[0058] 图5为复现性检测结果的示意图。\n[0059] 图6为标准白板复现性检测结果的示意图。\n[0060] 图7为分光光路中采用光栅作为分光器件的示意图。\n[0061] 图8为本发明的基于LED光源的分光测色仪的实施例的示意图。\n[0062] 图9a为现有技术的积分球的示意图。\n[0063] 图9b为本发明的基于LED光源的分光测色仪的实施例中积分球的示意图。\n[0064] 图10为本发明的基于LED光源的分光测色仪的实施例中圆锥角度为与底面法线方向成45°角的示意图。\n[0065] 图11为本发明的基于LED光源的分光测色仪的实施例中步进电机带动传感器转动的示意图。\n[0066] 图12为本发明的基于LED光源的分光测色仪的实现方法的流程图。\n具体实施方式\n[0067] 本发明提供一种基于LED光源的分光测色仪及其实现方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。\n[0068] 首先先介绍下温度变化对分光光路产生的影响。\n[0069] 分光测色仪中需要使用分光光路对信号光进行分光，一般在分光光路中采用光栅作为分光器件。具体原理如图7所示，信号光入射至分光光路内部，经过反射镜、光栅、汇聚反射镜后，分光后的信号光聚焦至线阵传感器的表面。此时传感器可以测量得到信号光不同波长的光辐射强度。传感器的每个像元，与波长之间存在着确定的关系：\n[0070] 其中，n为传感器的像元序号，λ为像元序号为n的像元对应波长，k为比例系数, d为常数项，需要在对仪器进行波长准确度定标时确定。\n[0071] 如图7所示，在分光光路中，反射镜（图中用准直光镜表示）、光栅、汇聚反射镜（图中用聚焦镜表示）的相对位置固定。但是，当环境温度发生变化时，由于材料会发生相应的热膨胀和收缩，导致上述各个器件之间的相对位置发生变化。其结果为传感器的每个像元，与波长之间的对应关系发生变化：\n[0072]\n[0073] k'为新的比例系数, d'为新的常数项。此时如果不对仪器进行波长准确度定标，会导致测量结果出现一定的误差。\n[0074] 现有技术手段中，对这种情况只能重新对仪器进行波长准确性定标，需要将仪器退回生产厂家。而本发明则提供了一种仪器设计，可以在仪器每次开机时，自动进行波长准确性定标，避免了由于温度变化导致的仪器测量误差，也避免了由于此问题出现的返厂处理。\n[0075] 请参阅图8，本发明的一种基于LED光源的分光测色仪包括：一积分球100、耦合光路和光谱仪200，其中，所述积分球100的内壁上分布有8个LED组成的复合光源110，且积分球球壁设置光源入射孔径120，每个LED发出的光从光源入射孔径120设入积分球100内部，投射在积分球100的内壁上；耦合光路用于将测量口径处被测物体表面的反射光线汇聚至入射狭缝210，同时去除积分球内壁的杂散光； 光线从积分球的观察孔径出射后，经过耦合光路进入光谱仪的入射狭缝，经过分光光路分光后，投射到线阵传感器上，线阵传感器上的不同像元对应了不同波长处的光辐射强度。\n[0076] 在本实施例中，所述耦合光路包括第一透镜310和第二透镜320。两透镜均为平凸透镜，通过两透镜组合将被测物体表面的反射光汇聚至分光光路入射狭缝处。光线从积分球观察孔径出射后，经过第一透镜310和第二透镜320组成的耦合光路到达光谱仪的入射狭缝210。光谱仪入射狭缝210的尺寸为75*750um。耦合光路的作用有两点：1.将测量口径处的光线汇聚至入射狭缝。2.信号光去除积分球内壁反射光等杂散光。\n[0077] 仪器整体采用单光路设计，在积分球测试口处设置参考白板拨片A，如图8所示，参考白板积分球侧表面为标准白板。当白板打开时，对被测样品进行测量；当积分球关闭时，对参考白板进行测量。每次测量时，首先关闭白板，对参考白板进行测量，然后打开白板，对被测样品进行测量。在白板打开和关闭时，认为切换时间足够短，照明光源的光谱和强度不发生变化。用参考白板的测试值对被测样品的测试值进行矫正，以保证测试的重复性。\n[0078] 在积分球的设计中，现有技术手段中，一般将积分球设计成一个对称的球体。但是，在本仪器的设计中，本发明中上半球为规则半球体，积分球的下半球设计成圆锥状，圆锥角度为与底面法线方向成45°角。\n[0079] 采用这种设计的原因：\n[0080] 在本发明中，采用了单光路的测试结构。为了保证测量重复性，在测试口径处设计了一个拨片，每次测量中切换拨片和样品，消除光源波动对测试的影响。但是，这种结构设计导致了积分球100底部测量孔到测量样品10之间的距离较远，不利于对被测样品实施漫射照明，如图9a所示，会导致进入传感器的光信号中，沿发现对称位置的积分球球壁反射光的比例较大。积分球内壁反射的光，被积分球测量孔和样品之间的距离限制，不能到达被测样品表面。仪器测量结果中，测量结果受光泽影响的情况较严重。为解决此问题，本发明将积分球下半球设计成如图9b所示的圆锥状,这种结构对测量结果受样品光泽影响的情况有很大改善。经过多次试验，发现将积分球的下半球设计成圆锥状，圆锥角度为与底面法线方向成45°角，选择如图10的尺寸的圆锥状设计时，能实现对被测样品较好的均匀照明效果，采样数据不易受到被测物体表面光泽的影响。\n[0081] 进一步地，目前的颜色测量仪器的复现性有待提高。颜色测量仪器的复现性性能取决于两个方面：被测样品表面照明和反射光线的收集方式。在采用积分球进行漫射照明的仪器设计中，需要保证避免光源对被测样品表面的直接照射和保证开口面积小于10%。\n[0082] 另外一个影响因素是信号光的收集方式。目前的技术手段中，复现性指标较差的原因主要是因为目前的信号光收集方式中，信号光汇聚光斑与入射狭缝不匹配。\n[0083] 在图8所示的结构中，光线首先经过耦合光路将信号光汇聚至入射狭缝处，形成直径约为0.8mm的圆形光斑。微型光谱仪入射狭缝的尺寸为75*750um。两者的尺寸不匹配会导致只有部分光能够进入分光光路，在被测物体表面不均匀的情况下，会导致测量结果复现性较差。\n[0084] 在仪器结构设计中采用了可转动的传感器设计。在结构中设置旋转装置，控制传感器入射狭缝进行旋转，如图11所示。因此，整体装置由步进电机220驱动，通过步进电机\n220控制传感器250旋转180°，实际采用的步进电机步距角为1.8°，每旋转18度对信号进行一次采样。每次测量实际进行10次采样，取采样平均值作为采样结果。\n[0085] 具体的结构设计如图11所示，通过步进电机220控制第一齿轮230进行转动，第一齿轮230带动第二齿轮240进行转动，第二齿轮240通过轴承带动光谱传感器的安装板进行旋转，每旋转18度对信号进行一次采样，得到采样信号Ii, i为采样次数。每次测量实际进行10次采样，取采样平均值作为采样结果。\n[0086] 通过实验发现，采用多角度平均值作为最终的采样值，对复现性检测样品进行测试，复现性△L(Y)为0.92，达到JJG595-2002中对颜色测量仪器的检定要求，复现性指标相对于现有技术手段有了明显改善。\n[0087] 另外，现有技术手段中，分光测色仪每次开机，为了保证仪器的稳定性，都要对仪器进行白校准和黑校准。白校准是使用分光测色仪对一块经过标定的已知反射率的标准白板进行测量，目的是校正当前状态下仪器测量值，使之符合标准值。黑校准是使用分光测色仪对一块黑色漫反射样品进行测量。通常情况下，可认为该样品的光谱反射率在每个波长处均为0。黑校准的目的是矫正仪器的暗信号值。但是，白校准和黑校准均没有对仪器波长准确性进行校准。\n[0088] 为了解决温度漂移对分光光路波长准确性造成的影响。本发明在每次仪器开机进行白校准时，加入了对仪器进行波长准确性校准的步骤。\n[0089] 在白校准操作中，选择的经过标定的已知反射率的标准白板，其反射光谱应该尽量平坦，尤其是在400-430nm不能有较大吸收。\n[0090] 所示的LED复合光源中，我们使用了如下表所示的共7个LED。\n[0091]\n[0092] 首先，在仪器出厂时，用标准仪器进行波长准确性测量，得到峰值波长和传感器象元的对应关系，其中，λ为波长，k为比例系数，d为常数项，n为像元序号，本发明中选用的线阵传感器为256像元，所以n的取值为1-256。在对被测样品进行测试后，需要把每个像元的采样值转化为不同波长处的采样值。\n[0093]         式1\n[0094] 在仪器出厂后，正常进行使用时。每次仪器开机进行白校准时，加入了对仪器进行波长准确性校准。具体步骤为分别点亮单色LED，后对标准白板的反射光进行测量。获得每个单色LED发出的光照射标准白板上的反射光信号，此时记录下峰值波长和传感器象元的对应关系，在理想状态下，如果温度等环境因素不发生变化，此对应关系应同样满足式1。可以用下式描述,其中， 为LED的峰值波长，n为像元序号，k为比例系数，d为常数项。\n[0095]  式2\n[0096] 在理想状态下，如果温度等环境因素不发生变化，在仪器的长期使用中。重复进行以上操作 ，每个峰值波长和传感器象元的对应关系应稳定不变。\n[0097] 但是，当受到环境因素影响后，进行波长准确性测量时，会得到新的对应关系,其中k'，d'为新的比例系数和常数项。\n[0098]      式 3\n[0099] 此时需要根据式3对式1进行修正，将式1中的k和d,替换为新的定标系数k'和d'。\n[0100] 修正方法如下，每次开机后，对白色标准色板进行测量。测量时，依次点亮LED1(峰值波长400nm)、LED3（峰值波长430nm）、LED5(峰值波长500nm)、LED6（峰值波长700nm）对白色标准色板的反射光信号进行测量，获得每个LED的峰值波长所对应的传感器象元，由于每个LED的峰值波长\n已知。用最小二乘法对两组数据进行拟合，得到式4.\n[0101]      式 4\n[0102] 通过最小二乘法对两组数据进行拟合，即可计算出式4中的k'和d'。\n[0103] 在每次对信号进行采样时，首先得到线阵传感器的每个象元的采样信号。通过式4即可把传感器每个象元的采样信号转化为被测光信号不同波长处的能量强度。\n[0104] 本发明还提供了一种所述的基于LED光源的分光测色仪的实现方法，如图12所示，包括以下步骤：\n[0105] S100、每个LED发出的光从光源入射孔径设入积分球内部，投射在积分球内壁上；\n[0106] S200、光线从积分球的观察孔径出射后，经过耦合光路进入光谱仪的入射狭缝，经过分光光路分光后，投射到线阵传感器上，线阵传感器上的不同像元对应了不同波长处的光辐射强度。\n[0107] 所述的基于LED光源的分光测色仪的实现方法中，所述步骤S2还包括：\n[0108] 通过步进电机控制第一齿轮进行转动，第一齿轮A带动第二齿轮进行转动，第二齿轮通过轴承带动光谱传感器的安装板进行旋转，每旋转18度对信号进行一次采样，得到一采样信号；每次测量实际进行10次采样，取采样平均值作为采样结果。\n[0109] 可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。