基于Matlab的有色溶液濃度測試研究

2013-04-12 00:00:00王雪晴衛亞博

現代電子技術 2013年12期

摘要：以藍色硫酸銅溶液為研究對象，根據溶液中有色物質顏色值與其濃度成正比的原理，通過采集有色溶液樣液的圖像信息，采用Matlab圖像處理后分析圖像RGB值與其對應硫酸銅溶液濃度之間的關系。通過實驗分析，二者的相關系數R=0.992 54，測量誤差約為±5%，結果證明利用圖像分析法測試有色溶液濃度的可行性。

關鍵詞： Matlab；圖像處理；硫酸銅溶液；圖像信息采集

中圖分類號： TN911?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2013）12?0065?02

0 引言

基于朗伯?比爾定律的分光光度法是進行有色溶液濃度測量的主要方法。朗伯比爾定律是指一束光照射某有色溶液時，其入射光強I0的變化（減弱）與溶液濃度C、液層厚度（或光程長）L之間的關系[A=-lg ITI0=KLC]，其中A為吸光度；K為吸光系數；IT為透射光強[1]。此方法屬于間接測量，分光光度計比較貴，且透過光強與濃度呈非線性的對數關系。朗伯?比爾定律可敘述為有色溶液的顏色深度（即有色溶液的色度）正比于溶液的濃度[1]。基于這一原理以及近年來數字圖像技術的發展其應用越來越廣泛，本文也嘗試以藍色的硫酸銅溶液為對象采用圖像分析法對有色物質進行濃度測試研究。

1 圖像的獲取

2 圖像處理

本文在采集藍色硫酸銅溶液的圖像信息后，采用Matlab軟件進行圖像處理分析，主要是檢測范圍的選擇和圖像的濾波處理。Matlab語言不僅具有語法限制不嚴格，程序設計自由度大，程序的可移植性好的優點，而且它擁有功能強大的圖像分析和處理工具箱[5]。利用圖像處理工具箱，可以很方便地對圖像的性質進行深入的研究。

Matlab圖像處理工具箱支持索引圖像、RGB圖像、灰度圖像、二進制圖像并能操作bmp，jpg，tif等多種圖像格式文件[6]。

RGB顏色空間是數字圖像處理中一種十分常用的彩色顯示空間。三基色R，G，B相互獨立，即其中任一色均不能由其他二色混合產生。它們的又是完備，即所有其他顏色都可以由三基色按不同的比例組合而得到[7]。在RGB空間對彩色圖像進行分析處理，比較常用的方法是對各個分量進行灰度圖像處理。

2.1 檢測范圍的選擇

3 結果分析

4 結語

采用圖像比色分析測量硫酸銅溶液濃度，實驗表明對于有色溶液的濃度完全可以應用此方法來確定。若能進一步提高實驗裝置的制作精度，如提高測量暗室的封密度等，則可提高溶液濃度與色度值線性相關度，即可提高測量的精確度。

參考文獻

[1] 大連電力工業學校.電廠化學儀表[M].北京：中國電力出版社，2001.

[2] 王智宏，周逢道.大豆品質近紅外光譜分析儀測量數據處理[J].吉林大學學報：工學版，2009，39（4）：982?987.

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[4] [美]夏皮羅，[美]斯托克曼.計算機視覺[M].趙清杰，譯.北京：機械工業出版社，2005.

[5] 張德豐.Matlab數字圖像處理[M].2版.北京：機械工業出版社，2012.