Uprtek MF250N совмещает эти два прибора и, судя по всему, является самым дешёвым спектрометром в мире.
![](https://habrastorage.org/getpro/geektimes/post_images/75a/221/0bb/75a2210bb2033b7c9839ef3c2c849904.jpg)
Спектрометры бывают двух видов — те, которые анализируют свет и те, которые анализируют свойства материалов в отражённом свете. Статья в википедии посвящена вторым, а те спектрометры, о которых я рассказываю, используются для анализа света.
Такие спектрометры стоят довольно дорого (прежде всего из-за того, что производятся они небольшими партиями). Прибор UPRtek MK350D (мой обзор), который я использую в проекте Lamptest, стоит $1700 и это ещё считается дёшево. Бюджетный спектрометр-пульсметр Uprtek MF250N стоит вдвое дешевле — $850. От более дорогих моделей он отличается немного меньшей точностью, отсутствием возможности подключения к компьютеру и питанием от батареек. До последней прошивки данные можно было посмотреть лишь на экране прибора, но в новой прошивке добавили возможность сохранения данных на карту памяти, которая раньше использовалась только для обновления прошивок.
Спектрометры Uprtek производит одноимённая тайваньская компания. В разработке спектрометров и написании математических моделей участвовала Санкт-Петербургская компания ИНТЕХ Инжиниринг, она же занимается продажей продукции Uprtek в России. Ещё раз хочу выразить благодарность этой компании и её генеральному директору Алексею Панкрашкину за спектрометр MK350D, предоставленный для проекта Lamptest.
UPRtek MF250N анализирует видимый свет в диапазоне длины волн 380-780 нм и может воспринимать свет при освещённости 70-70000 лк. Разрешение матрицы 16 бит, шаг измерения длины волны 1 нм, шаг записи в файл 2 нм, точность измерения длины волны ± 1 нм, погрешность измерения освещенности ± 5%. По спектру рассчитывается пиковая длина волны, коррелированная цветовая температура (погрешность измерения ± 3.5%), усреднённый индекс цветопередачи Ra (погрешность измерения ± 2.5%). Точность измерений параметров цвета у MF250N немного ниже, чем у более дорогих спектрометров Uprtek (у них погрешность измерения цветовой температуры не превышает 2%, а погрешность измерения CRI 1.5%).
С помощью отдельного датчика измеряются параметры пульсации света. Скорость измерения — 5 измерений в секунду. Диапазон освещённости для измерения пульсации — 30-60000 лк. Измеряемая частота пульсации 5-2000 Гц. Отображаемые параметры пульсации: индекс пульсации, коэффициент пульсации, уровень видимого стробоскопического эффекта (SVM), частота пульсации. Есть режимы графика БПФ (быстрое преобразование Фурье) и осциллографа.
Питание — 4 батареи АА. Время непрерывной работы от батарей — до 5 часов. Размер и вес прибора с батареями — 80x65x30 мм, 300 г.
В комплект поставки входит чехол.
![](https://habrastorage.org/getpro/geektimes/post_images/122/477/a35/122477a359d99780e93d497c028314ca.jpg)
Измерительная головка спектрометра отсоединяется для того, чтобы её можно было переворачивать. Используется разъём USB Type C, но назначение контактов скорее всего нестандартное.
![](https://habrastorage.org/getpro/geektimes/post_images/8d9/33f/f32/8d933ff32f0e9afdc37a096b1355d9b6.jpg)
Окно датчиков закрывается непрозрачной крышкой. В центре белое окошко датчика спектрометра (свет раскладывается на спектр с помощью дифракционной решётки и попадает на линейную CMOS-матрицу), сверху окно датчика пульсации.
![](https://habrastorage.org/getpro/geektimes/post_images/4df/02f/e4f/4df02fe4f3112b751a12cccbf8b47a01.jpg)
Прибор питается от четырёх батареек AA. Можно использовать аккумуляторы.
![](https://habrastorage.org/getpro/geektimes/post_images/a86/87c/3ba/a8687c3ba906f00d52b667a95694a3ec.jpg)
На левом торце кнопка включения/выключения.
![](https://habrastorage.org/getpro/geektimes/post_images/c30/c64/5ea/c30c645ea63d4a6ed591d96c56f12516.jpg)
На правом торце кнопка запуска измерения спектра.
![](https://habrastorage.org/getpro/geektimes/post_images/53a/b71/b96/53ab71b9662fde99741e2ca2e0014287.jpg)
Экран прибора имеет размеры 43 x 58 мм (2.8"). Он не сенсорный. Выбор режимов осуществляется четырьмя кнопками.
![](https://habrastorage.org/getpro/geektimes/post_images/e49/1a5/4ff/e491a54ff38a8b0736551ad73ef41160.jpg)
На правом торце есть резиновая наклейка, под которой есть разъём MiniUSB и слот для карты памяти MicroSD. Разъём использовать не получится, а на карту можно сохранять результаты измерений.
![](https://habrastorage.org/getpro/geektimes/post_images/4f7/3ea/153/4f73ea1537bf8098c934dacbf55cbbbb.jpg)
При включении прибор предлагает откалиброваться. Для калибровки нужно закрыть крышку датчика и нажать кнопку с кружком.
![](https://habrastorage.org/getpro/geektimes/post_images/8a2/694/ddc/8a2694ddc2037ad90e7a11185c5e81dd.jpg)
Управление осуществляется через меню. Кнопки со стрелками перемещают указатель по меню, кнопка с точкой активирует нужный пункт, кнопка «назад» позволяет вернуться в главное меню.
![](https://habrastorage.org/getpro/geektimes/post_images/8e8/3f9/f6f/8e83f9f6ff144991835729c61ae2fb27.jpg)
Первый пункт — основные параметры света.
![](https://habrastorage.org/getpro/geektimes/post_images/86e/c60/0a9/86ec600a937fbdbb3ea29f93bf8b940f.jpg)
CCT — цветовая температура;
CRI — индекс цветопередачи;
Lux — освещённость;
?P — пиковая длина волны;
iTime — время интеграции (спектрометр делает много измерений в течение указанного времени и вычисляет средние значения. Чем меньше света, тем большее требуется время интеграции).
Второй пункт — спектр.
![](https://habrastorage.org/getpro/geektimes/post_images/8d6/322/0b2/8d63220b27aed107bfdb77699ccb3847.jpg)
Третий, четвёртый и пятый пункты касаются измерения пульсации. Пульсация измеряется непрерывно. Остановить и продолжить непрерывное измерение (режим HOLD) можно кнопкой на правом торце прибора.
Основной экран измерения пульсации — режим FLICKER.
![](https://habrastorage.org/getpro/geektimes/post_images/547/9c0/093/5479c009368a8bd60fba39957d0ec4c6.jpg)
Findex — индекс пульсации. Параметр, учитывающий как изменение яркости при пульсации, так и скважность импульсов.
![](https://habrastorage.org/getpro/geektimes/post_images/c0d/f08/de9/c0df08de9d76da0102cc3e3af445f268.png)
Fpercent(%) — процент пульсации. Когда пульсация отсутствует, он равен нулю. При максимальной пульсации его значение составляет 100%. Процент пульсации рассчитывается по минимуму и максимуму яркости света.
![](https://habrastorage.org/getpro/geektimes/post_images/cf3/dbc/b02/cf3dbcb02bc8151cadc8e810b2b3ec15.png)
SVM (Stroboscopic Visibility Measure) — уровень видимого стробоскопического эффекта.
Freq (Hz) — основная частота пульсации.
Режим FFT отображает распределение пульсации по частотам по методу быстрого преобразования Фурье.
![](https://habrastorage.org/getpro/geektimes/post_images/720/5e5/77b/7205e577b7bab76021636a840352d9de.jpg)
Режим LIGHTWAVE отображает осциллограмму формы пульсации.
![](https://habrastorage.org/getpro/geektimes/post_images/101/233/185/10123318552523ab53c6c29939d74a83.jpg)
В режиме SYSTEM можно включить или отключить звук нажатия кнопок, настроить яркость экрана и режим энергосбережения, посмотреть версию прошивки.
![](https://habrastorage.org/getpro/geektimes/post_images/e64/35c/b5c/e6435cb5c8d96e974a1e9b89c9a10ce0.jpg)
Сохранить данные измерения на карту памяти можно в режимах BASIC и FLICKER. Для этого нужно нажать и подержать кнопку с точкой, находясь в одном из этих режимов.
![](https://habrastorage.org/getpro/geektimes/post_images/143/7e1/91a/1437e191a1f63d5f52a2d8f0bbf0478b.jpg)
Каждому новому сохранению присваивается новый номер.
![](https://habrastorage.org/getpro/geektimes/post_images/4c8/9b7/5b2/4c89b75b2511669c812d2f6a07ee71d2.jpg)
Данные сохраняются в формате Excel. Результаты спектрометрии в файле RAW_SPD.XLS, результаты измерения пульсации в файле RAW_FLK.XLS.
Каждая строка в файле RAW_SPD.XLS — новое измерение. В столбце 1 — номер измерения, в столбцах 2-6 цветовая температура, индекс цветопередачи, освещённость, пиковая длина волны, время интеграции. В столбцах 7-207 значения уровня по длинам волн (за единицу принимается значение уровня на пиковой длине волны).
![](https://habrastorage.org/getpro/geektimes/post_images/a69/a27/43a/a69a2743a1f5fbf2832474ede41ca871.png)
Формат файла RAW_FLK.XLS.
![](https://habrastorage.org/getpro/geektimes/post_images/5f4/721/448/5f47214487874edc9d5486733265feb6.png)
Не удобно, что прибор не может измерять одновременно параметры спектра и пульсации. Переход из одного режима в другой тоже не самый удобный — чтобы перейти из режима измерения параметров спектра в режим измерения пульсации нужно нажать четыре кнопки: (назад, вправо, вправо, точка).
Не очень удобно, что нет автоматического сохранения на карту памяти и нужно каждый раз держать кнопку с точкой в течение двух секунд. С другой стороны хорошо, что возможность сохранения вообще появилась, ведь в предыдущих версиях прошивки её не было.
Однако, не стоит забывать, что Uprtek MF250N стоит вдвое дешевле других спектрометров и он ещё и измеряет пульсацию, так что небольшие недостатки ему можно простить, учитывая что точность измерений у него лишь немного меньше, чем у гораздо более дорогих приборов.
© 2017, Алексей Надёжин
Комментарии (28)
pashkov
01.11.2017 20:36Почему телефон с камерой+приложение не может быть спектрометром?
AlexeyNadezhin Автор
01.11.2017 20:41Потому, что камера воспринимает лишь красный, синий и зелёный цвета. Есть проекты самодельных спектрометров, где свет раскладывается на спектр с помощью кусочка компакт-диска и получившаяся радуга снимается обычной камерой в чёрно-белом режиме, но высокой точности там добиться очень сложно.
yurisv3
02.11.2017 09:06Потому, что камера воспринимает лишь красный, синий и зелёный цвета
Камера на самом деле воспринимает ВЕСЬ спектр — ибо полосы пропускания RGB (хотя бывают и другие) фильтров перекрываются.
Но ей нечем разделять спектр на узкие полосы.
А вот если ей в помощь дать дифрешетку или призму, и правильно все позиционировать — так чтобы спектральная полоса заняла по возможности всю ширину кадра — то можно построить вполне работающий спектрометр.
Собственно, такие DIY спектрометры (в виде приставки к смартфону + софт) есть. Другое дело, что если не «смотреть», а «замерять» — то надо начинать со стабильной, намертво закрепленной конструкции, дальше — очистить от шумов, откалибровать, обсчитать,…
После того, как будет уплачено людям, которые умеют все это делать — мы получим практически ту же цену, объемы-то небольшие.
iva2000
01.11.2017 21:12Алексей, а можно попросить вас выложить сырые данные с карточки для произвольного спектра?
AlexeyNadezhin Автор
01.11.2017 21:27+1ammo1.ru/aa/pic17b/RAW_SPD.XLS
ammo1.ru/aa/pic17b/RAW_FLK.XLS
Если чуть-чуть повозиться можно их переконвертировать в формат, который получится скормить софту Uprtek от дорогих спектрометров — uSpectrum.iva2000
01.11.2017 22:001) 380...780 нм с шагом 2 нм — роскошно!
2) но где вы взяли в это время суток солнышко?
AlexeyNadezhin Автор
01.11.2017 22:08:)
Это хмурое московское небо.
А в какой программе спектры построены?
siplix
02.11.2017 01:14Мечтаю о таком приборе! Занимаюсь подбором светильников для помещений и расчётом освещенности.
Так бесит, когда даёшь клиету расклад по свету для его объекта, предлагаешь ему адекватные светильники, а он приходит через два дня и говорит, что нашёл такие же (по мощности) в три раза дешевле!
Иногда получается посмотреть, что он там нашёл и ужасаешься, на что способна китайская мануфактура!
На сегодняшний день, пульсацию показываю с помощью фотоэлемента, подключенного к осциллографу, разницу по световому потоку между подобными светильниками при помощи сравнения показаний люксометра. Но это все в "попугаях".
Думал даже смастерить свой спектрометр на ардуино. Дифракционная решетка и линейный пзс сенсор — все устройство. Данные гнать в Excel и все. Но руки никак не дойдут, да и погрешность будет большая…
Jeyko
02.11.2017 02:07Разъёмы прикрывает наклейка!? Как же ей тогда пользоваться, в смысле прикрывать их? Она одноразовая?
AlexeyNadezhin Автор
02.11.2017 08:22Предполагалось, что пользователь не будет её отклеивать. На самом деле и сейчас сохранение данных на карту — недокументированная возможность.
REPISOT
02.11.2017 06:01Увидел название «спектрометр + пульсОметр», удивился, что за гибрид ужа с ежом? Пульсометр измеряет пульс.
Оказалось — пульсметр.
scifinder
02.11.2017 07:37Здравствуйте! Спектрометр — штука хорошая, но дорогая (особенно, если нужна однократно). Не подскажете самый дешёвый прибор, с помощью которого можно измерить длину волны источника света? Нам в лаборатории интересно проверить, соответствует ли длина волны светофильтров заявленной.
siplix
02.11.2017 12:26http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/bbac2201-4b7c-4959-878f-184269e7a8c0/9_111.swf
Очень доступно и просто показано, как оценить спектр и измерить длину волны, практически подручными средствами.
Bedal
02.11.2017 09:43Предлагаю, чтобы не путаться и не путать людей: не «пульсометр», а «фликерметр», термин вполне официальный:
ГОСТ Р 51317.4.15-2012 (МЭК 61000-4-15:2010)
docs.cntd.ru/document/1200096463
Часть 4-15. Методы испытаний и измерений. Фликерметр. Функциональные и конструктивные требования" [IEC 61000-4-15:2010 «Electromagnetic
AMVavilov
02.11.2017 12:41Мы таким лампы тестируем. Хороший прибор, но ножки на измерительной части отвратительного качества. Очень тонкие. Сломались в первый месяц использования.
pewpew
Не могли бы вы подробнее раскрыть тему формирования стоимости на подобные приборы?
Не завышена ли цена в 850 долларов? Лично по мне, с виду это просто КПК с устаревшими характеристиками (матрица на экране выглядит ужасно, да и размер устройства не приближен по толщине к новейшим айфонам) и чувствительными датчиками. Неужели дело в датчиках?
На всякий случай — я совершенно не понимаю в спектрометрах.
AlexeyNadezhin Автор
Всё просто. Когда тираж большой, такие вещи, как стоимость разработки и пресс-форм, в готовом изделии составляют единицы процентов цены. Когда тиражи маленькие (в данном случае я думаю экземпляров 500), эти накладные расходы гораздо выше стоимости деталей.
APLe
Мне кажется, это недостаточно подробный ответ.
Потому что тираж маленький только из-за высокой стоимости: пирометры, люксметры, шумомеры и тому подобные приборы устроены немногим сложнее, чем простейший спектрометр, а стоят едва ли на на два порядка дешевле.
AlexeyNadezhin Автор
Во-первых они устроены проще — там набор стандартных деталей и всё.
В спектрометре есть как минимум дифракционная решётка и CMOS-матрица.
Во-вторых, все перечисленные Вами приборы, выпускаются миллонными тиражами.
Helium4
Дело в цене на лабораторное оборудование. Лакокрасочные спектрофотометры для измерений в отраженном свете стоят совершенно бешеных денег, к примеру: https://ru.aliexpress.com/price/konica-minolta-spectrophotometer_price.html
Представляете как прикольно поймать прибор, когда он уже летит с края стола? :)