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Entwicklung eines Funktionsmusters für ein spektrales Farbmessgerät

Eicher, Dirk (2002):
Entwicklung eines Funktionsmusters für ein spektrales Farbmessgerät.
Technische Universität Darmstadt, [Diploma Thesis or Magisterarbeit]

Abstract

Zusammenfassung:

Der Farbeindruck von Körperfarben in Aufsicht entsteht durch den diffusen Anteil der reflektierten Strahlung. Zur Farbmessung wird dieser spektral zerlegt, aus dem resultierenden Spektrum werden charakteristische Farbmaßzahlen errechnet. Immer häufiger werden jedoch lumineszierende Farben eingesetzt, um die Sichtbarkeit z.B. von Verkehrsschildern zu steigern. Diese absorbieren einen in der Regel kurzwelligen Teil der einfallenden Strahlung und emittieren dann im langwelligeren Bereich des Spektrums. Der entstehende Farbeindruck ist bei lumineszierenden Körpern daher nicht mehr unabhängig von der Beleuchtungsquelle. Das kann dazu führen, dass Verkehrszeichen am hellen Tage anders aussehen, als bei Dämmerung oder unter Scheinwerferbeleuchtung. Für die Farbmessung bedeutet das, dass eine beleuchtungsunabhängige Bestimmung lumineszierender Körperfarben mit den konventionellen Verfahren nicht mehr möglich ist. Dies ist nur mit Hilfe der so genannten Zwei-Monochromator-Methode möglich. Dabei wird sowohl die beleuchtende, als auch die von der Probe kommende Strahlung spektral zerlegt. Im Laufe einer Messung wird die Wellenlänge der Beleuchtungsquelle schrittweise verändert und so das Anregungsspektrum durchlaufen. Für jede Wellenlängeneinstellung wird vom Detektor ein komplettes Spektrum des sichtbaren Bereichs aufgenommen. Die Messwerte lassen sich in Form einer dreidimensionalen Fläche als bispektrale Strahldichtematrix darstellen.

In der vorliegenden Diplomarbeit wird ein Konzept für ein tragbares Farbmessgerät nach der Zwei-Monochromator-Methode entwickelt. Das vorgeschlagene Gerät nutzt einen Gitter-Monochromator um die Probe im Wellenlängenbereich von 300 nm bis 780 nm zu beleuchten. Als Detektor wird ein miniaturisiertes Spektrometer mit einem Messbereich von 380 nm bis 780 nm eingesetzt, das über eine integrierte Silizium-Photodiodenzeile die parallele Erfassung ganzer Spektren ermöglicht. Ein Teil der Eingangsstrahlung wird zu einem Monitordetektor geführt, dessen Ausgangssignal zur Normierung der Messwerte dient. Eine Betrachtung der Verluste entlang des Strahlengangs zeigt die prinzipielle Realisierbarkeit des Konzepts. Als nächster Schritt muss die Verifizierung an einem Laboraufbau erfolgen.

Item Type: Diploma Thesis or Magisterarbeit
Erschienen: 2002
Creators: Eicher, Dirk
Title: Entwicklung eines Funktionsmusters für ein spektrales Farbmessgerät
Language: German
Abstract:

Zusammenfassung:

Der Farbeindruck von Körperfarben in Aufsicht entsteht durch den diffusen Anteil der reflektierten Strahlung. Zur Farbmessung wird dieser spektral zerlegt, aus dem resultierenden Spektrum werden charakteristische Farbmaßzahlen errechnet. Immer häufiger werden jedoch lumineszierende Farben eingesetzt, um die Sichtbarkeit z.B. von Verkehrsschildern zu steigern. Diese absorbieren einen in der Regel kurzwelligen Teil der einfallenden Strahlung und emittieren dann im langwelligeren Bereich des Spektrums. Der entstehende Farbeindruck ist bei lumineszierenden Körpern daher nicht mehr unabhängig von der Beleuchtungsquelle. Das kann dazu führen, dass Verkehrszeichen am hellen Tage anders aussehen, als bei Dämmerung oder unter Scheinwerferbeleuchtung. Für die Farbmessung bedeutet das, dass eine beleuchtungsunabhängige Bestimmung lumineszierender Körperfarben mit den konventionellen Verfahren nicht mehr möglich ist. Dies ist nur mit Hilfe der so genannten Zwei-Monochromator-Methode möglich. Dabei wird sowohl die beleuchtende, als auch die von der Probe kommende Strahlung spektral zerlegt. Im Laufe einer Messung wird die Wellenlänge der Beleuchtungsquelle schrittweise verändert und so das Anregungsspektrum durchlaufen. Für jede Wellenlängeneinstellung wird vom Detektor ein komplettes Spektrum des sichtbaren Bereichs aufgenommen. Die Messwerte lassen sich in Form einer dreidimensionalen Fläche als bispektrale Strahldichtematrix darstellen.

In der vorliegenden Diplomarbeit wird ein Konzept für ein tragbares Farbmessgerät nach der Zwei-Monochromator-Methode entwickelt. Das vorgeschlagene Gerät nutzt einen Gitter-Monochromator um die Probe im Wellenlängenbereich von 300 nm bis 780 nm zu beleuchten. Als Detektor wird ein miniaturisiertes Spektrometer mit einem Messbereich von 380 nm bis 780 nm eingesetzt, das über eine integrierte Silizium-Photodiodenzeile die parallele Erfassung ganzer Spektren ermöglicht. Ein Teil der Eingangsstrahlung wird zu einem Monitordetektor geführt, dessen Ausgangssignal zur Normierung der Messwerte dient. Eine Betrachtung der Verluste entlang des Strahlengangs zeigt die prinzipielle Realisierbarkeit des Konzepts. Als nächster Schritt muss die Verifizierung an einem Laboraufbau erfolgen.

Uncontrolled Keywords: Elektromechanische Konstruktionen, Mikro- und Feinwerktechnik, Aufsichtfarbe, Farbmessung, Farbmetrik, Monochromator
Divisions: 18 Department of Electrical Engineering and Information Technology
18 Department of Electrical Engineering and Information Technology > Institute for Electromechanical Design
18 Department of Electrical Engineering and Information Technology > Institute for Electromechanical Design > Microtechnology and Electromechanical Systems
Date Deposited: 31 Aug 2011 10:05
Additional Information:

EMK-spezifische Daten:

Lagerort Dokument: Archiv EMK, Kontakt über Sekretariate,

Bibliotheks-Sigel: 17/24 EMKD 1513

Art der Arbeit: Diplomarbeit

Beginn Datum: 13-05-2002

Ende Datum: 19-08-2002

Querverweis: 17/24 EMKS 1526

Studiengang: Elektrotechnik und Informationstechnik (ETiT)

Vertiefungsrichtung: Mikro- und Feinwerktechnik (MFT)

Abschluss: Diplom (MFT)

Identification Number: 17/24 EMKD 1513
Referees: Schlaak, Prof. Dr.- Helmut Friedrich
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