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分光测色仪测量精度和准确度有什么要求?

文章出处:未知 人气:52发表时间:2024-07-10

分光测色仪作为精密的颜色测量仪器,其工作原理主要基于光的分光和测色技术,通过测量物体表面的反射光谱来获取颜色参数。对于分光测色仪来说,仪器的精度和准确度是评价仪器性能的重要指标。那么,分光测色仪测量精度和准确度有什么要求?本文对此做了介绍。

分光测色仪

分光测色仪的工作原理:

分光测色仪又叫测色光谱光度计,它是通过样品反射(透射)的光能量与同样条件下标准反射(透射)的光能量进行比较得到样品在每个波长下的光谱反射率,然后利用CIE提供的标准观察者和标准光源按如下公式计算,从而得到三刺激值X、Y、Z,再由X、Y、Z按CIEYxy,CIELab等公式计算色品坐标x、y,CIELAB色度参数等。

颜色三刺激值计算公式01

它通过探测样品的光谱成分确定其颜色参数,不仅可以给出X、Y、Z的绝对值和色差值△E,还可以给出物体的分光反射率值,并可以画出物体色的分光反射率曲线。因此被广泛用于颜色的配色及色彩分析中去,采用此类仪器可实现高准确度的色测量,可对光电积分测色仪器进行定标,建立色度标准等,故分光式仪器是颜色测量中的权威仪器。


分光测色仪的精度与准确度要求:

对仪器来说,精度指的是测量结果的一致性,仪器精度主要影响因数是仪器的偶然误差,对分光测色仪等仪器来说,仪器偶然误差的主要来源有环境杂散光变化,电子学部分的信号噪声及样品的不稳定性等。

仪器的准确度主要指测量值与实际值之间的相符程度,对分光测色仪器来说,准确度主要受仪器的系统误差的影响,系统误差包括波长误差,探测系统的非线性,照明探测几何条件的误差,杂散光,标准白板数据的准确性及样品本身的非线性效应等。

最开始的测色仪器对精度和精确度的评价主要着重于其物理量的误差,如波长误差,光谱反射比误差或是三刺激值误差等,这类误差很难与人眼的真实视觉联系在一起,而同样的光谱反射比误差或是同样的三刺激值误差可能在人的实际视觉中也会有不同的差别效果,普通用户很难将这些物理量上的误差的变化与颜色变化联系起来。

仪器所选的颜色空间也会对仪器的精度和准确度造成影响。在均匀色度空间中,两个色品点之间的距离定义为色差,均匀色度空间可以做到相同的色差在人的真实视域中有相同颜色感觉变化,故现在一般我们采用CIE1976LAB系统或是CIE1976LUV中定义的色差来衡量仪器的精度与准确度。用同一台仪器,同一个样品进行多次测试,得到一组数据,将这组数据的平均值作为参照与上面一组数据求色差,再求这些色差的平均值,我们称这个平均值为平均色差,这个值即用来表示仪器的精度。准确度是通过与标准值得比较得到的,测试方法是用待测仪器测量某个标准的、三刺激值已知的样品,进行多次测色得到一组数据,将这组数据与样品的已知色品坐标做色差计算,求的色差的平均值,我们称之为与标准值的平均色差,也即准确度。

一般现代分光测色仪器的精度可达0.1CIELAB或CIELUV色差单位,准确度比精度低一个数量级,大概可以达到1CIELAB或CIELUV色差单位。而一般条件下颜色变化的感觉值与色差值得对应关系如下表所示。从表中我们可以看见CIELAB或CIELUV色差单位的误差对应的感觉为轻微,尚未到可察觉的地步,能满足我们一般颜色测量的要求。

NBS单位的大小与人眼的感知程度

精度与准确度的重要性根据应用的不同有所变化,对于用于检验具有与本身样品具有相同色品组成的产品的一致性时,精度指标比较重要,当测量不同样品,并且测量仪器也不一致时,准确度是更重要的指标。


分光测色仪的应用及优缺点:

1.分光测色仪应用

(1)颜色测量

分光测色仪可以测量任何有颜色的样品,如纺织品、塑料、涂料、油漆和化妆品等。

(2)光谱分析

分光测色仪也可以用于分析光谱,并测量不同波长下的光强度和颜色。

(3)质量控制

分光测色仪被广泛应用于各种制造业的质量控制领域,如食品、医药和造纸等行业。

2.分光测色仪优缺点

与其他测量方法相比,分光测色仪有以下优点:

(1)它具有高精度和可重复性,可以测量微小变化和差异。

(2)它可以测量多种颜色和各种类型的样品。

(3)它是一种非接触式测量方法,可以避免对样品的破坏或污染。

(4)它可以自动化测量,提高测量效率和减少人为误差。

然而,分光测色仪也存在一些缺点:

(1)它需要较长的数据采集时间。

(2)它的使用和维护成本比其他测量方法高。

(3)它受环境光和温度变化的影响,需要进行校准。

综上所述,分光测色仪在颜色测量、光谱分析和质量控制等领域有着广泛的应用,并具有很多优点。但是,在选择合适的测量方法时,需要考虑到具体的应用场景和需求。

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