感ran染種子和消毒種子反射率測量

1.透反射

透射/反射光譜是材料本身的一項重要光學特性，在現(xiàn)今工業(yè)蓬勃發(fā)展的背景下，對材料本身特性的質量控制越來越嚴格，從而利用光譜儀進行快速準確的反射光譜/透射光譜的測量技術也開始日漸成熟。

1.1原理知識

在透過率測量時，象素n上的透過率是用當前樣品、參考和背景數(shù)據(jù)按下面方程計算出來的：

式中T-----------透過率

Sample-----------樣品透過強度值

Ref------------參考樣片透過強度

Dark-----------背景數(shù)據(jù)

透過率的百分比在數(shù)學上與反射率是一樣的，所以同樣可以用于反射實驗，反射測試中ref為參考板反射強度（如果需要測量絕dui對反射率值，需要在式中乘以系數(shù)C，C為參考反射板在每個波長的絕dui對反射率值）。

2.應用背景

透射/反射光譜儀系統(tǒng)具有測量快速，準確，方便集成等優(yōu)點，目前已經(jīng)廣泛應用到實驗室檢測、產(chǎn)品在線測試等應用。目前的主要應用在：

高分子材料反射/透射測試

建筑玻璃 反射/透射測試

在線 反射/透射測試

光伏壓花玻璃 透射測試

干涉濾光片 透射測試

薄膜樣品 反射/透射測試

各種晶體、塑料、紡織品等反射測試

平板、LCD、背光板、手機/平板油墨孔等透射測量?

3.反射測量及常用配置

3.1反射率測量（光纖反射探頭）

光譜反射測量的基本原理是利用光纖將光源輸送到物體的表面，再將材料的光譜反射數(shù)據(jù)傳到光纖光譜儀上，由軟件將其顯示，并對其進行分析，從而可以對待測樣品進行鑒定。在測量時，將一面與基準光路呈一定角度的標準反射器置于測量光路上，并以其反射光譜為參照。當暗光譜和參考光譜都收集完畢后，可以將被測量的樣品替換為標準的反射板，進行后續(xù)實驗的測試。

圖3-1 反射率測量（探頭）連接示意圖

使用萊森光學的iSpec-TMS100-IND光譜系統(tǒng)反射率測量，一般采用反射積分球測量光路，反射積分球內表面是完美的漫射體，具有非常均勻的空間反射特性，反射光在內表面經(jīng)過多次反射后變得十分均勻，而且光強隨之衰減；具有測量穩(wěn)定，重復性好，結果準確等優(yōu)點。

3.2反射率測量（積分球）

對待測樣品進行反射率光譜測量，一般使用鹵鎢燈作為照明光源，本文實驗中光源采用萊森光學的氘鹵組合光源，利用光譜儀配合反射積分球進行測量，是由于積分球內部表面是一個完全的漫射體，其空間的反射性質十分均勻，反射的光線在內部被反射后會變得很均勻，并且強度會隨著反射次數(shù)增多而減弱；具有測量穩(wěn)定，重復性好，結果準確等優(yōu)點。下圖為用積分球測全反射率的光路示意圖。

圖3-2反射率光路示意圖

圖3-3iSpec-TMS-IND光譜透射/反射率測量系統(tǒng)

使用萊森光學的iSpec-TMS100-IND光譜系統(tǒng)反射率測量，一般采用反射積分球測量光路，反射積分球內表面是完美的漫射體，具有非常均勻的空間反射特性，反射光在內表面經(jīng)過多次反射后變得十分均勻，而且光強隨之衰減；具有測量穩(wěn)定，重復性好，結果準確等優(yōu)點。

4.實驗

4.1實驗目的

產(chǎn)線上的小麥種子好壞的檢驗需要單次測量時間較短的測量系統(tǒng)才能保證滿足實際應用需求，本次實驗主要驗證反射探頭配合光譜儀實現(xiàn)快速測量種子反射率的可行性，同時對比獲得感ran染種子和消毒種子在反射率曲線上的差異。

圖4-1 測量樣品

4.2實驗儀器列表

4.3實驗內容

按圖3-1示意圖搭建光路，在外部環(huán)境、光路不變的條件下，更換測試樣品以，測試不同樣品光譜范圍在350-1000nm的透過率，實際搭建光路如圖4-1所示。

圖4-2 實驗光路示意圖

圖4-3 測量實驗圖

圖4-4 測量實驗圖

4.4實驗結果

4.1.1 2mm測量距離下的種子反射率

1. 隨機測量感ran染種子，選取十次測量結果繪制曲線，曲線的趨勢基本一致，反射率的高低是由于種子的高度形態(tài)不一、很難跟參考白板的測量情況一致導致的。

2. 隨機測量消毒種子，選取十次測量結果繪制曲線，曲線的趨勢基本一致。

3. 選取感ran染種子和消毒種子各五組數(shù)據(jù)繪制反射率曲線圖，反射率曲線趨勢基本一致

4.4.2 5mm測量距離下的種子反射率

1. 隨機測量感ran染種子，選取十次測量結果繪制曲線，曲線的趨勢基本一致，有個別樣品的反射率曲線變化相對明顯。

2. 隨機測量消毒種子，選取十次測量結果繪制曲線，曲線的趨勢基本一致。

3. 選取感ran染種子和消毒種子各五組數(shù)據(jù)繪制反射率曲線圖，反射率曲線趨勢基本一致。

4.4.3 測量時間

理論測量時間等于軟件的光譜積分時間X軟件設置平均次數(shù)。在本次實驗中各距離下的單次測量時間如下：

1. 2mm距離下的光譜積分時間為12ms，平均次數(shù)為1，則單次測量時間約為12*1=12ms。

2. 5mm距離下的光譜積分時間為25ms，平均次數(shù)為1，則單次測量時間約為25*1=25ms。

實際的測量時間會略長一些。

不同測量距離會影響收光強度從而影響測量時間，同時不同距離反射探頭出射的光斑大小也不同，距離越遠光斑越大。在5mm距離下，打在小麥種子上的光斑已經(jīng)非常接近小麥種子本身的寬度尺寸，因此如果距離出現(xiàn)偏移，光斑就會打到小麥種子以外的物體從而影響測量結果；而2mm測量距離出射光斑在1mm左右，能輕松將光斑只打在小麥種子上。

5.分析討論

1、在2mm和5mm這兩種測量距離下，感ran染種子和消毒種子的反射率曲線差異不明顯。

2、理想測量時間在2mm距離下能實現(xiàn)單次測量時間接近12ms，5mm測量距離下能實現(xiàn)單次測量時間接近25ms。