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分光测色仪科普:关于分光测色仪你了解多少?

文章出处:未知 人气:106发表时间:2022-09-15

分光测色仪是颜色测量中最基本的仪器,利用分光原理测出物体的光谱分布,经过计算求出物体色的三刺激值及其它色度参数,与光电积分式测色仪相比,测量精度高,可方便获得表征颜色的各种参数,如今已经成为颜色测量行业应用最为广泛的仪器。对于分光测色仪的原理、基本要求和特点,许多的用户不是很清楚,本文为大家做了简单的介绍。

分光测色仪

1.分光测色原理

分光测色仪是颜色测量中最重要的仪器,它不直接测量颜色,而是测量物体的光谱反射率因数或光谱透射比,然后通过色度学公式计算求得样品颜色的三刺激值及其他表征颜色的各种参数。现代的分光测色仪由照明光源、提供单色光的色散系统和对通过仪器的光辐射进行测量的探测器系统组成。通常在仪器内部将由色散系统产生的单色辐射分成样品光束和参考两条光路。当将样品放在样品光路内时,两条光束相等的状态被破坏,探测器检测到差别,得到该波长上样品的透射比或反射比。

2.照明和观测条件

绝大多数的待测物体不是完全的漫反射体,因而照明和观测条件对于光谱反射率因数测量的精确度和实测结果产生影响,为了提高测量精度和统一测量方法,CE于1971年正式推荐四种测色的标准照明和观测条件:0/d、d/0、0/45和45/0,任何仪器都必须满足其中的一种。

3.分光测色用光源

测量物体表面的颜色,必须在一定的光源下进行。为了统一颜色的标准,CIE规定了测色的标准照明体和标准光源。CIE正对“照明体”和“光源”加以区分:“光源”是指能发光的物理辐射体,“照明体”是指特定的光谱功率分布(以表格函数形式给出),这一光谱功率分布不是必须由一个光源直接提供,也不一定能用光源来实现。

CIE正推荐的标准照明体有A、B、C、D、E。

4.分光测色波长范围的选定

在CIE出版物No15.2(1986)推荐的三刺激值计算公式中,求和的波长范围为360~830nm,波长间隔为1nm。要求得准确的三刺激值就应按照上述要求进行。但目前市场上许多测色分光光度计的测量范围仅为400~700nm。由于两端波长范围的截去就会带来三刺激值的计算误差,在CIE出版物中指出:从实际目的出发,波长范围可取380~780nm;如果波长范围小于380~780nm,将会导致误差。

5.色度计量中标准白板的应用

测色分光光度计是通过样品反射或透射的光能量与在同样条件下标准反射或透射的光能量进行比较而得到样品的光谱反射因数R或光谱透射比T的。透射标准是空气,反射标准是完全反射漫射体,又称朗伯表面。现实中不存在这种理想概念的实物标准,但是可以应用物理技术来校准实物。我国色度的国家基准采用双球法对色度基准白板进行了绝对测量,然后用光谱光度法将反射比量值传递到保持量值的副基准和工作基板组上,并通过传递标准白板向各省(市)计量部门或使用单位传递色度量值。

工作标准白板除了要求反射比高、中性好、不透光、表面平整均匀及漫射性尽量好外,更重要的是必须具备:(1)光学稳定性好,长期重复使用量值不变。(2)具有耐磨、抗震特性,在频繁的日常使用中不致损坏工作表面。(3)便于清洁。满足上述技术条件,常用作工作标准白板的材料有:釉面陶瓷白板、抛光乳白玻璃、搪瓷白板等。

参比标准白板固定于双光路测色仪的参比光束窗口处,其反射比量值不必知道,但要求反射比高、漫射性好、光谱选择性小等特点。主要用于仪器校准基线,以及在测量中消除诸如光源和探测器灵敏度不稳定,或光路不对称等因素带来的系统误差。BaSO4、HaLon及Mg0等压制成的漫射白板可满足参比标准白板的技术要求。

6.色度测量仪器的软件系统

软件系统除完成仪器测量控制外,重要的任务是进行各种颜色参数计算,软件系统必须有完整的数据文件:标准照明体,如常用的A、C、D65、CWF、TL84等;标准观察者,如CIE1931标准色度观察者、CIE1964补充标准色度观察者;标准白板参数以及仪器本身的校正数据等。各种颜色参数的计算公式,只要不是专用仪器,就应尽量齐全,以供用户选择。如三刺激值、色品坐标的计算;多种色差的计算,如CELAB、FMC-Ⅱ、HUNTER、ANLAB(P)、JPC79、CMC(1:1)、CMC(2:1)等;多种白度指数、黄度指数、沾色牢度、变色牢度等的计算。具体数学模型可根据设计要求查阅有关文献来实现。


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