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1、罗维朋色度单位的量值溯源方法方谊筠北京市计量检测科学研究院摘要本文详细论述了罗维朋色度单位的量值溯源方法，也是修订罗维朋比色计国家规程的技术思路，介绍了罗维朋色度单位的作用和在规程修订以前我国在罗维朋色度系统量值溯源( 传递)方面的背景和条件，提出在没有国家基准的条件下量值溯源的方向，提出溯源方法上应采用主客观相结合的方法，并祥述其理由。介绍了进一步优化溯源水平和控制标准物质同色异谱的技术手段，并建议我国应建立独立的罗雏朋色度单位的国家基准体系和计量检定系统前言：( 1 8 8 7 年) 英国颜色科学工作者约瑟夫- 罗维朋创造发明了罗维朋颜色系统( L o v i b o n d色标) 和其颜
2、色测量仪器罗维朋比色计，也称( 罗维朋) 比较测色计或罗维朋色辉仪，这是一种通过比较相同光源下一定被测样品透射光的颜色和透过罗维朋标准玻璃色片的颜色，来确定颜色的方法，主要为目视测量。此方法被用作测量动植物油脂的国际标准，我国等同采用相关国际标准。并在食用油强制性标准中使用。由此，罗维朋比色计量值是否准确可靠，是否与国际间的量值统一，这直接关系到我国食用油进出口贸易和我国的食品安全问题。1 罗维朋色度系统量值溯源( 传递) 的背景和条件要保证罗维朋比色计量值准确可靠，保证与国际问的量值统一，必须用计量于段来解决，量值溯源( 传递) 是保证罗维朋比色计量值准确可靠的唯一途径。1 1 量值溯源(
3、传递) 需要的基础条件需要几个方面的基础条件：a 科学基础方面：需要计量单位的统一；b 法治、技术基础方面：需要有国家基准体系、计量标准体系和计量检定系统、计量检定规程以及检定用的计量标准器；c 组织基础方面：各级计量部门和计量技术机构1 2 罗维朋色度单位量值溯源( 传递) 存在的问题：长久以来，罗维朋色度单位的量值溯源( 传递) 的基础条件有很大的欠缺。在科学基础方面：由于罗维朋色度系统是独立的色度系统，与我困现有的色度基准( 按国际通用的1 9 3 1 C I E _ Y Z 表色系统建立的) 计量单位不统一，无法溯源。其次在技术基础方面：到目前为止，我国尚没有独立的罗维朋色度国家基准和
4、计量检定系统，仅有的9 2 版的罗维朋比色计计量检定规程存在计量标准器难以获得和可操作性差的问题，也使我国罗维朋单位的量值溯源难以实现。在组织基础方面：我圈大多数计量技术机构由于上述原因未能建立检定罗维朋比色计的计量标准。2 3 5针对这种情况，从2 0 0 2 年开始，我们对罗维朋色度系统和罗维朋比色计开展了长期的研究工作，不断积累其专业知识，同时积极、连续不断的与英陶的罗维朋发明单位沟通交流，使研究工作不断的深入。2 0 0 5 年，在研究的基础上，我单位申请并承接了国家质量监督检验检疫总局下达的罗维朋比色计检定规程修订任务，进行了大量研究和实践，于2 0 0 6 年底完成了规程的送审稿并
5、通过了技术委员会的审定，规程在报批中( 等待标准器研制完成，现罗维朋标准器的研制工作已基本完成) 。规程修订中的主要技术工作集中在实现罗维朋色度单位的量值溯源上面，下面介绍这方面工作的技术思路。2 罗维朋色度系统的量值溯源：在没有相应困家基准的情况下，量值溯源只有两个办法，一个是溯源到罗维朋色度系统标准物质：另一个是用试验技术，找到不同色度计量单位与罗维朋色度单位的量值关系，将罗维朋色度单位的量值溯源到有困家基准的C I E1 9 3 1 标准色度系统。理论上说，罗维朋色度系统量值溯源应溯源到罗维朋色度基准，这样计量单位统一，计量系统也顺畅。但是在目前没有该基准的情况下，可以利用罗维朋标准物质
6、具有复现、保存、传递单位量值的功能( 这些都是计量基准应具备的功能) ，作为计量标准器实现量传的功能。罗维朋比色计是目视色度仪器，仪器的测量原理就是颜色比较，使用这类仪器，人眼就是颜色探测器，仪器是否准确取决于仪器自身配备的不同量值的工作色片的量值是否准确；测量是否准确取决于测量者对颜色的分辨和判断能力。罗维朋比色计检定中，最重要的溯源项就是罗维朋色片的示值误差，检定方法也有主观和客观两种方法与溯源方法相对亦应：2 1 主观方法( 目视比色方法) 及其优缺点检定方法是将罗维朋标准色片与比色计的工作片色一一对应，在同一光源下目视比较两者颜色的一致或差异，这是一种丰观观测方法，观测的结果是将客观的
7、颜色刺激经过观察者的视觉接受，再经过神经系统传输给大脑产生颜色感知反应。这一观测的结果是物理量、生理量、心理量的综合作用的结果，已不再是单纯客观的物理属性的颜色刺激。凶此，这种检测方法作为计量手段必须满足两个条件才能比较准确计量颜色刺激：一是照明观测条件的一致；二是观察者应为标准观察者，否则会产生较大的测量误差。由于目视观察者不是标准观察者，且在不能完全严格控制观测条件的情况下，量值的可靠性和一致性只能控制在有限的范围内，这是主观法的局限性。主观法的优点：此方法是溯源到罗维朋色度标准物质的途径。检定结果也可以直接用罗维朋色度单位表示，适合对比色计示值误差的控制。而且，罗维朋标准器可以复现、保存
8、、传递单位量值。这一点是十分重要的。2 2 客观方法( 光谱光度仪器测试方法)2 3 6检定方法是将罗维朋比色计的工作片色摘出，放在光谱光度计上测量其色片的光谱透射比，再计算出色片的色品坐标。这是客观的方法，其方法是可行的。但前提是要知道罗维朋( L o v i b o n d ) 色度单位与C I E1 9 3 1 标准色度系统之间的准确的量值关系，即与罗维朋色度单位一一对应的C I E 色品牮标x、Y 和刺激值Y 的理论值。因为光谱光度计是以C I E 标准色度系统的量值测量方式工作的仪器，如果没有对应关系，客观测量就没有任何意义。所以我们开展罗维朋色度单位与C I E1 9 3 1 标准
9、色度系统之间的量值关系的研究、实验，获得罗维朋标准色片C I E 色坐标X 、Y 和刺激值Y 的实验数据，再采用技术方法处理实验数据以消除罗维朋色片的制造误差和实验产生的测量误差带来的影响，获得更加接近理论值的实验结果( 这方面工作的论文曾在0 6 年会议上发表) 。但是，这些数据毕竟是实验值，而不是实际值，他的准确程度与试验样品数的多寡有直接关系，现实中又不可能获得太多的样品，且测量结果的量值与罗维朋单位不同，误差水平较难评价。同时客观法的测量程序繁琐，数据量大。检定中，有些比色计的工作色片难以摘出，测量比较困难。此方法优点是检定方法客观，排除人为因素产生的检测误差，并可将量值溯源到C I
10、E色度系统的因家基准上。2 3 主观和客观相结合的方法主观法和客观法各有优缺点，最为科学方法是将二者结合起来，互相弥补会达到较好的效果。当然，罗维朋比色计作为目视颜色仪器，本身就是主观式仪器。对于具体的每一台仪器本身的测量功能而占，在确定了可靠的计量性能以后，它独立完成不同样品的比较测试时具有显著的优势。但在对仪器本身的量值进行计量时，作为量值传递或量值溯源以及进行计量仲裁时，则不能完全使用主观的方法，必须引入客观的检测方法，这是计量的法制性和科学性所要求的。采用主客观相结合的方法，既可以保持罗维朋色度单位、控制误差，又用客观的方法排除丰观人为误差因素，优越性非常明显，因此，主客观结合的原则应
11、该是必须坚持的。这种检定方法已在修订规程中规定，在此不赘述。需要强调的是，规程在对计量标准器具的要求中，罗维朋标准色片和光谱光度计都是作为标准器，是必须的，在标准装置中，二者有不同的意义，罗维朋标准色片在这做为标准物质，不仅仅是单纯的物理或化学的性质意义上的，作为系列的色标，他是由许多已被发明单位确定的多项内容转化而成的，包括材料及材料成分、生产工艺、添加物质及配比、几何厚度等等，这些因素的稳定控制，决定了罗维朋色标的颜色刺激特性。因此合格的罗维朋色标除了有量值传递的作用，更重要的是量值保持，光谱光度计检定的色度量值虽与罗维朋色度单位不一致，但他可替代人眼，客观的评价罗维朋色片的颜色刺激，可以
12、客观比较多个罗维朋标准物质( 标准器) 的一致性水平，比较每套标准物质( 标准器) 量值的年变化量，可以准确判定标准物质( 标准器) 的可靠程度和失效的情况。2 3 73 量值溯源水平进一步优化的办法在对罗维朋色标所对应C I E 理论值的研究中，我国是根据罗维朋比色计所使用的光源为A 光源，目镜筒的视场为在2 。左右，所以确定C I E 对应值的条件为在A 光源2 。视场条件下的，在规程中作为光谱光度法的合格标准( 以下简称表A ) 。近年来，在搜索查询相关国际信息和标准的时，发现美国油品化学协会的一份标准中，有C 光源下罗维朋色度与C I E _ ) 【、y 、Y 的对应值( 以下简称表B
13、 ) ，这也是实验值，由于C光源的色品坐标接近同光，色温偏高，颜色较A 光源偏蓝，罗维朋色片的C I E 对应值较A光源有较大的变化( 见附图) 。我们测试英国L o v i b o n d 公司生产的标准色片，分别计算出A光源和C 光源C I E _ x 、Y 、Y 的色品坐标，在分别与表A 和表B 比较，两者都满足要求。这说明我们研究的结果与美国研究的结果相同。我们把表B 给出相应允差，也放入规程附录，这样做有一个功效，就是可以用其判断不同色片的同色异谱现象，继而判断不同色片的材质区别。规程中对罗维朋标准色片的控制要求也可符合c 光源条件，是对溯源的条件的优化，因为可以检测标准色片作为标准
14、物质的材质情况。对于罗维朋色片的测试采用不同的光源条件其数据会有很大的变化，附图中不同光源下的色牮标的区别全部体现出来了。真正的罗维朋标准物质光谱光度法测量结果在两种光源条件下都会符合要求。4 我国仍需要建立罗维朋色度计量基准经过多年的不懈努力，随初步实现了量值溯源到罗维朋标准物质同时溯源到C I E1 9 3 1标准色度系统，但根据罗维朋色度系统在阁际特别是食用油行业广泛应用的特点，我认为我国应建立独立的罗维朋色度基准和计量检定系统，技术上应采用以C I E 色度系统的客观测量方法，将罗维朋色度单位溯源到罗维朋色度的最高标准物质套组( 多套联合，保持和复现量值) ，保证罗维朋色度系统在中国的统一量值的功能和法治的地位，同时担负起参与困际间的比对的职责。2 3 8附图
