Спектрометр — прибор, позволяющий увидеть спектр любого источника света и измерить цветовую температуру, индексы цветопередачи, освещённость и другие параметры света.
Я изучил самый дешёвый в мире серийно выпускающийся спектрометр и сравнил его с гораздо более дорогими приборами.




Спектрометр Hopoocolor HPCS-320 сейчас можно купить на Aliexpress за $499. Это почти вдвое дешевле самой простой модели Uprtek MF250N и почти вчетверо дешевле спектрометра UPRtek MK350D, используемого мной в проекте Lamptest.ru. Благодаря распродаже и купонам спектрометр был куплен за 30000 рублей (~$390).

По счастливой оплошности китайский спектрометр на неделю оказался у меня (читатель забыл его в моей лаборатории) и я его внимательно изучил.

Вот, что обещает производитель:

Measurement

1. CCT Tc (K) and Blackbody deviation Duv;
2. light illumination E (LX), candlelight E (Fc);
3. chromaticity coordinates (x, y), (U, V), (U ', V');
4. relative spectral power distribution P (lambda);
5. color index Ra, Ri (i=1 ~ 15);
6. color tolerance SDCM;
7. Dominant wavelengths, peak wavelengths;
8. Visual ratio of light and shade S/P;
9. color purity, red ratio, green ratio, blue ratio, CIE1931 three basic color stimulus value X, Y, Z.

Wavelength Range: 380nm ~780nm
Measurement Range: 380nm ~780nm
Integrating Time: 50μs~10000ms
Illuminance Range: 5lx~200klx
CCT Range: 1,000K~ 100,000K
Display: 3.5 inch HD IPS LCD
Material: Aluminum Alloy
Warranty: 24 Months

Окошко датчика неожиданно расположено на той же стороне, что экран (было бы удобнее, если бы оно было в торце или сзади устройства). На всех рендерах в магазине окошек два (видимо хотели поставить ещё и датчик пульсации, но «нишмагли»), фактически одно. Я предположил, что есть разные модификации, но на всех фотографиях из отзывов тоже одно окошко.



Справа — единственная кнопка. Она включает и выключает прибор и выполняет одну из двух функций — запускает измерение или делает скриншот.



Сзади корпуса резьба под стандартный фотоштатив.



Экран сенсорный и всё управление осуществляется с помощью него.

На основном экране спектр (по нему можно двигать красную линию и смотреть уровни в каждой точке), четыре параметра (освещенность, цветовая температура, Ra и длина волны пика) и кнопки управления.



Кнопка Single запускает измерение, кнопка Multi запускает, а Stop останавливает циклическое измерение (спектрометр делает измерение, отображает результаты и тут же делает следующее), кнопка Save сохраняет данные на внутреннюю флешку (можно назначить своё имя или у файла будет имя из часов, минут и секунд момента сохранения), кнопка Open открывает сохраненные данные.

Кнопки вверху переключают вкладки результатов и настроек. Первая вкладка — спектр, на второй отображаются все измеренные параметры (их много, нужно скроллить экран).



На третьей вкладке можно листать шесть экранов с результатами измерений параметров цвета.



На четвёртой — настройки.



Четыре параметра, отображаемых на экране спектра, можно менять, но, увы, после отключения это не сохраняется. Вот, к примеру, я установил отображение R6-R10 вместо длины волны пика.



У этого спектрометра нет приложений для компьютера или мобильных устройств. Его можно подключить к компьютеру (разъём USB Type C), но для компьютера он просто является внешним накопителем, на котором лежат папки данных.



Самый простой способ сохранения данных — скриншоты. Опция скриншота включается в системных настройках и работает до выключения (в следующий раз её придётся включать заново). Скриншот можно сделать на любом экране, нажав физическую кнопку. Спектрометр при этом издаёт длинный (5 секунд) противный писк. Скриншот сохраняется в формате bmp, размером 307254 байта с разрешением, соответствующим экрану прибора — 320х480 точек. Скриншоты сохраняются в соответствующую папку и называются по дате и времени, например 20220216123058.bmp. Почему-то функция скриншота не работает, если включено автосохранение данных.

При нажатии кнопки Save (или при каждом измерении, если включено автосохранение) создаются два файла. Первый с расширением ohs содержит данные в собственном формате.



В шестнадцатиричном виде ничуть не понятнее. :)



Второй с раcширением CSV текстовый, и несмотря на странные символы в начале, с ним всё вполне понятно.



Я думаю совсем несложно написать программу, преобразующую этот файл в текстовый файл данных спектрометра Uprtek для обработки программой uSpectrum от него (помимо красивого отображения данных и отчётов, появится расчет TM-30).

Для проверки калибровки спектрометров обычно используют люминесцентную лампу, так как в её спектре есть четыре явных пика — 404.7, 435.8, 546.1 нм (пики ртути) и 611 нм (пик европия). Я измерил спектр такой лампы.



По файлу данных CSV пики получились на 403, 434, 544, 611 нм. Расхождение в пределах допустимого (для сравнения на той же лампе у Uprtek MK350D 404, 434, 545, 613 нм).

Я сравнил результаты измерений четырнадцати ламп, включая 12 светодиодных (начиная от очень плохой лампы с CRI около 60, заканчивая лампами солнечного спектра на светодиодах Sunlike), одну накаливания и одну люминесцентную.

Параметры большинства из этих ламп я ранее измерял в интегрирующей сфере с помощью профессионального спектрометра Instrument Systems CAS 140 CT (в таблице — IS), а сейчас я измерил их спектрометрами Uprtek MK350D (в таблице Uprtek) и Hopoocolor HPCS-320 (в таблице Hopoo), расположив оба спектрометра в 20 см от лампы.



При измерении параметров всех ламп, кроме самой плохой, расхождение по цветовой температуре между Uprtek и Hopoocolor оказалось не более 3%, расхождение по индексу цветопередачи не более 2%, расхождение по освещённости не более 6% (замечу, что особая точность расстояния между лампой и спектрометром не выдерживалась). Это вполне достойные результаты.

Я снял видео о работе спектрометра.


https://www.youtube.com/watch?v=AO7U7P66JcM

Конечно у дешёвого китайского спектрометра есть недостатки — это и неудобное расположение окошка сенсора, и невозможность управления с компьютера, и отсутствие ПО для компьютера и смартфона, и недостатки прошивки (нет запоминания выбора параметров на главном экране, не очень удобно реализована функция скриншота, зависание при попытке сделать скриншот, когда включено автосохранение данных). Но точность измерений у него достаточно высокая, а цена существенно ниже всех остальных спектрометров, имеющихся в продаже.

© 2022, Алексей Надёжин