自制简易光谱仪测量护眼灯显色指数的实验研究开题报告

 2024-01-17 10:01

1. 研究目的与意义

显色指数是照明光源(如护眼灯)的重要参数,低显色指数的灯具导致场景颜色无法正确显示,从而影响儿童眼睛的健康发育,因此测量护眼灯的显色指数具有重要的实际意义。测量显色指数需要光源的光谱数据,但商用光谱仪价格较高,使得该实验难以在本科公共实验中开展。为解决该问题,本课题利用狭缝、反射光栅和usb摄像头自制简易光谱仪,并对其标定,编写光谱仪程序,实现光源光谱数据的获取、彩色光谱图像的显示功能。利用光谱数据,编写了显色指数计算程序,实现了护眼灯显色指数的获取。

本课题自制光谱仪的过程可由学生完成,使学生实践光栅衍射等物理原理,通过标定和测量过程,使学生掌握光谱仪的标定及测量技术。自制简易光谱仪因其成本低的优势,可广泛应用在公共大学物理实验和专业光学实验中,具有较好的实践教学意义。

在王军等人的《教学用简易光谱仪的研制及其实验项目的开发》论文中,利用光栅衍射原理和usb摄像头的图像采集功能构建了光谱仪主体结构,自编软件实现彩色光谱图像、光谱曲线的显示和光谱数据的处理,实现了低成本、演示效果好的教学用光谱仪的研制。

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2. 研究内容和预期目标

研究内容:

(1)构建简易光谱仪:solidworks三维设计软件的使用,设计简单的机械结构利用matlab编写程序,连接摄像头编写图像处理程序;

(2)分析光谱数据,测量显色指数。

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3. 研究的方法与步骤

研究方法:

(1)利用光栅衍射原理构建简易光谱仪;

(2)利用已有光谱仪对自制光谱仪进行标定,获取光源光谱数据。

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4. 参考文献

[1]谭力,刘玉玲,余飞鸿. 光源显色指数的计算方法研究[j]. 光学仪器,2004,26,(04):41-44.

[2]李德胜,邹琳,曹帆,杨轶,邹念育. 不同光源的显色性比较实验研究[j]. 照明工程学报,2012,23,(05):43-46.

[3]刘义成. 光源的显色性与显色指数[j]. 电子器件,2000,23(01):43-50.

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5. 计划与进度安排

1. 2024年2月20日-2月24日,指导教师向学生下达任务书,和学生沟通毕业论文后续准备开展的各项工作;

2. 2024年2月20日-3月3日,学生需提交开题报告、外文翻译,教师审核;

3. 2024年3月6日-5月21日,联系指导老师,指导学生如何开展论文的撰写,学生开始撰写论文,并规划实验计划;

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