一種暗視場照明的顯微成像露點(diǎn)儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種濕度測量方法，具體涉及了一種對顯微成像的圖像進(jìn)行露或霜判別并完成濕度測量的冷鏡露點(diǎn)儀。
【背景技術(shù)】
[0002]冷鏡露點(diǎn)儀是一種高精度的濕度測量儀器，其原理是將一個暴露在濕空氣中的鏡面進(jìn)行降溫，當(dāng)鏡面溫度達(dá)到結(jié)露溫度時會在鏡面上凝結(jié)露或霜。通過控制鏡面溫度，使得露或霜既不增加也不減少的時候，測量鏡面的溫度和環(huán)境溫度就可計算得到空氣的相對濕度。采用這一原理進(jìn)行測量時，如何檢測鏡面的狀態(tài)是決定儀器性能的重要因素。已有的光學(xué)檢測方式有反射光檢測或散射光檢測，隨著露或霜的增加，鏡面的反射能力會逐漸下降，但散射能力則會增強(qiáng)。隨著光電技術(shù)的發(fā)展，基于圖像直接檢測的技術(shù)也發(fā)展了起來，采用顯微成像的方式可以直接觀察鏡面的圖像，然后再通過圖像識別的方式進(jìn)行結(jié)露或結(jié)霜的判別，這是一種新型的露點(diǎn)檢測技術(shù)。要做到通過圖像處理技術(shù)進(jìn)行高精度的圖像識另O，其前提條件是鏡面圖像的質(zhì)量要好，信噪比高并且盡量壓制非露或霜引起的圖像干擾。然而由于鏡面磨制和使用過程中不可避免地會形成各種痕跡，在正常的側(cè)照明條件下實(shí)際的鏡面圖像是無法做到背景干凈的，這樣就給圖像判別帶來了背景干擾。由于背景干擾的存在，圖像的信噪比被壓制，對露霜判斷的靈敏度也難以提高，特別是在低水汽分壓的情況下儀器的反應(yīng)速度會變得遲鈍，從而大大影響了儀器的性能。對這一問題的一個嘗試解決辦法是采用同軸照明，讓照明光和光軸平行，只有與光軸垂直的表面才能反射照明光，而露霜的表面不滿足垂直條件，從而與背景產(chǎn)生明暗對比，達(dá)到圖像增強(qiáng)的目的。這一方法盡管可以壓制部分的背景痕跡，但是需要在光路中插入一個直角棱鏡，在將側(cè)向照明光反射向目標(biāo)的同時也會有少部分光會向上進(jìn)入成像CCD，導(dǎo)致圖像信號有一個直流抬升，圖像的對比度會受到損失。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型目的是，為了克服側(cè)照明或同軸照明的不足，既能加強(qiáng)露霜信號又不對圖像質(zhì)量造成損失，本實(shí)用新型將照明方式改為暗視場照明。
[0004]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:一種暗視場照明的顯微成像露點(diǎn)儀，包括一個暴露在濕空氣中的鏡面和對此鏡面在一條直線上成像的顯微鏡頭，顯微鏡頭外環(huán)設(shè)有照明光源和暗視場聚光鏡；照明光源發(fā)出的光線在鏡面形成發(fā)散角受到約束的傾斜的反射光線而不進(jìn)入顯微鏡頭。
[0005]環(huán)繞顯微鏡頭(I)的暗視場聚光鏡是外環(huán)設(shè)有一個中空的聚光透鏡(2)，中空的聚光透鏡后方為照明光源；后方布置有照明光源(3)是圍成一圈的多個LED燈。
[0006]所述鏡面⑷可以為金屬也可以是非金屬的憎水鏡面。
[0007]顯微鏡頭后部設(shè)有的圖像的光電傳感器可以是CXD也可以是CMOS器件。
[0008]照明光源發(fā)出的光線透過暗視場聚光鏡后形成發(fā)散角受到約束的傾斜照射光線透射到鏡面上。由于平坦或折射率均勻的表面不會有漫反射，所以沒有光線進(jìn)入物鏡，因而是全黑的視場，只有在物體表面有起伏或存在折射率改變的情況下才會有反射光進(jìn)入物鏡并被觀察到。當(dāng)冷鏡表面出現(xiàn)露或霜后，金屬鏡面的平坦性和折射率的一致性被破壞，露或霜將清晰地形成輪廓亮邊，從而顯著地從背景中凸顯出來。
[0009]暗視場照明的優(yōu)勢是對目標(biāo)結(jié)構(gòu)和形狀的敏感性極高，在需要對目標(biāo)的輪廓進(jìn)行辨識的場合可以提高分辨率數(shù)十倍。采用這種照明方式時由于平坦的鏡面不會有漫反射，所以沒有光線進(jìn)入物鏡，因而是全黑的視場，只有在物體表面有起伏或存在折射率改變的情況下才會有反射光進(jìn)入物鏡并被觀察到。當(dāng)鏡面的表面沒有露或霜時，鏡面表面為均勻的暗場，即使有殘留的劃痕也只會形成線狀亮線，且亮度較低。而當(dāng)出現(xiàn)露或霜后，金屬鏡面的平坦性和折射率的一致性均被破壞，露或霜將清晰地形成閉合的輪廓亮邊，從而顯著地從背景中凸顯出來。
[0010]所謂暗視場照明是指照明光線不是漫射光，而是讓照明光源發(fā)出的光線形成發(fā)散角受到約束的傾斜照射光線。
[0011]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0012]1、可以大大抑制圖像背景的干擾，提升信噪比。光源不至于因溫度對鏡面(4)有任何影響，故不至于影響到露點(diǎn)的檢測誤差；
[0013]2、實(shí)現(xiàn)了對目標(biāo)的邊緣銳化效果，有助于提高后續(xù)的圖像識別靈敏度。
【附圖說明】
[0014]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施的原理圖。本實(shí)用新型涉及一種對顯微成像的圖像進(jìn)行露或霜識別并完成濕度測量的冷鏡露點(diǎn)儀，由位于顯微鏡透鏡組外圈的照明光源和暗視場聚光鏡構(gòu)成。暗視場照明由位于顯微鏡透鏡組(I)外圍的暗視場聚光鏡(2)和LED光源(3)構(gòu)成，其中暗視場聚光鏡⑵為中空的輪胎透鏡。LED光源(3)發(fā)出的光線經(jīng)過暗視場聚光鏡(2)后照射到鏡面(4)上。一圈多個LED燈是在圓周均勻分布的，起碼是二個以上，多至20個亦可。
[0016]在圖1中，鏡面(4)(在鏡筒中央對準(zhǔn)顯微鏡透鏡組的物鏡)中央微凸，其直徑略小于顯微鏡透鏡組的直徑(鏡面的橫截面的線條為均勻的弧線、圓弧張圓錐曲線均可)，LED發(fā)出的光源經(jīng)過透鏡后是以一定角度照射到鏡面上的，與漫射照明效果不同的是大部分光線(直接反射的光線)均不會進(jìn)入顯微透鏡組(I)，只有在不平坦處或折射率發(fā)生改變的物體界面處的光線才會有部分角度合適的光線會進(jìn)入顯微鏡頭(I)，因此起到了暗視場照明的作用。
【主權(quán)項】
1.一種暗視場照明的顯微成像露點(diǎn)儀，其特征在于包括一個暴露在濕空氣中的鏡面和對此鏡面在一條直線上成像的顯微鏡頭，顯微鏡頭外環(huán)設(shè)有照明光源和暗視場聚光鏡；照明光源發(fā)出的光線在鏡面形成發(fā)散角受到約束的傾斜的反射光線而不進(jìn)入顯微鏡頭。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的露點(diǎn)儀，其特征在于環(huán)繞顯微鏡頭(I)的暗視場聚光鏡構(gòu)成是，環(huán)繞顯微鏡頭外環(huán)設(shè)有一個中空的聚光透鏡(2)，中空的聚光透鏡后方為照明光源；后方布置有照明光源(3)是圍成一圈多個LED燈。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的露點(diǎn)儀，其特征在于所述鏡面(4)是金屬或非金屬的憎水面鏡。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的露點(diǎn)儀，其特征在于顯微鏡頭后部設(shè)有的圖像光電傳感器為CCD或CMOS器件。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的露點(diǎn)儀，其特征在于鏡面中央微凸，其直徑略小于顯微鏡頭的直徑。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種暗視場照明的顯微成像露點(diǎn)儀，包括一個暴露在濕空氣中的鏡面和對此鏡面進(jìn)行成像的顯微鏡頭，顯微鏡頭外環(huán)設(shè)有照明光源和暗視場聚光鏡；照明光源發(fā)出的光線在鏡面形成發(fā)散角受到約束的傾斜的反射光線而不進(jìn)入顯微鏡頭。由于平坦或折射率均勻的表面不會有漫反射，所以沒有光線進(jìn)入物鏡，因而是全黑的視場，只有在物體表面有起伏或存在折射率改變的情況下才會有反射光進(jìn)入物鏡并被觀察到。
【IPC分類】G01N21-00
【公開號】CN204575517
【申請?zhí)枴緾N201520270620
【發(fā)明人】翟東力
【申請人】南京英恩特環(huán)境技術(shù)有限公司
【公開日】2015年8月19日
【申請日】2015年4月29日