颜色测量和测色仪器[新]

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1、5第五章 颜色测量和测色仪器 5.1 测色方法综述测量方法：目视法、光电积分法、分光光度法。 1、目视法：在某种规定的CIE标准光源下（如标准光源 A、D65或“北窗光”等）利用人眼的观察。要求操作人员操作人员 具有丰富的颜色观察经验和敏锐的判断力具有丰富的颜色观察经验和敏锐的判断力，即便如此， 其测量结果仍然包含了一些人为的主观因素主观因素，而且工作工作 效率很低效率很低。 2、光电积分法：通过把探测器的光谱响应匹配成所要求 的CIE标准色度观察者光谱三刺激值曲线或某一特定的 光谱响应曲线，从而对探测器所接收到的来自被测颜色 的光谱能量进行积分测量。 优点：测量速度很快，具有适当的测量精度。

2、 缺点：无法测出颜色的光谱组成55.1 测色方法综述3、分光光度法：测定物体反射的光谱功率分布或物体本身的反射光度特性，然后根据光谱测 量数据可计算出物体在各种标准光源和标准照 明体下的三刺激值。分光光度法：光谱扫描光谱扫描、同时探测全波段光谱同时探测全波段光谱 。(1)(1)光谱扫描法光谱扫描法：利用分光色散系统对被测光谱 进行机械扫描，逐点测出各个波长对应的辐射 能量，由此达到光谱功率分布的测量。特点特点：精度很高，但测量速度较慢。5(2) 同时探测全波段光谱法：(a) 多光路探测技术：多光路同时性只在红外波段实现 ，在可见光区只能部分实现。 (b) 多通道探测技术：即平行探测法。 优点优

3、点：快速、高效，大大降低对测量对象和照明光源 的时间稳定性要求，应用快速存取和分组处理，在时 间分辨和光谱分辨两者之间实现有益的兼顾。目前，国际上作为产品真正用于自动配色的颜色测 量系统都是采用多通道技术。 多通道测色系统的照明光源多通道测色系统的照明光源：脉冲式、直流式 脉冲光源：接近D65的脉冲氙灯、高光强、即时精度 和重复性高。 直流式照明：色温接近A光源的卤钨灯，光源稳定、 短波光强低、影响精度。55.2 颜色测量原理5.2.1 5.2.1 测色原理测色原理55.2.2 测色公式 1、光电积分法 2、分光光度法反射物体反射物体透射物体透射物体55.3 测色仪器 5.3.1 5.3.1

4、反射分光光度计反射分光光度计 1、照明和观测条件的选择根据实际观测物体情况来选择照明和观测条件 。 举例： 印染工作者通常要尽力避免镜面反射进入眼睛 ，大多数的测试采用 0/d SPEX。 计算机配色采用 0/d SPINC 在线颜色测量采用 0/45 和 45/052、测色分光光度计分类 (1) (1) 按照明受光的几何条件按照明受光的几何条件 多色漫射照明积分球的多色照明方式快速扫描型分光光度计积分球的多色照明方式快速扫描型分光光度计5(1) 按照明受光的几何条件 单色漫射照明用积分球的单色照明方式的测定系统用积分球的单色照明方式的测定系统5(2) 按照明光源种类 单独采用卤素钨丝灯 卤素

5、钨丝灯与滤色镜结合， 氙闪光灯 氙快速弧光灯。 (3) (3) 按比较用白色标准按比较用白色标准绝对反射率白板、 计算机贮存的标准白板 (4) (4) 按对镜面反射光的措施按对镜面反射光的措施光泽吸收阱切断镜面反射光、计算方法去除 。 (5) (5) 按分光元件按分光元件衍射光栅、干扰滤色镜、连续干扰滤色镜 (6) (6) 按入射光束按入射光束：单光束、双光束。53、现代分光光度计的特点（1 1）测色和计算速度快）测色和计算速度快 20世纪30年代一只样品测色需2 分钟以上， 20世纪80年代初Macbeth公司的2020光栅分光 型测色只要3 秒钟， 瑞士Datacolor公司DC 3520

6、 R分光光度计采用 连续干涉滤色片分光，测定时间包括计算需6秒 钟，而到80年代末采用闪光氙灯作为光源，每 只颜色只需测色一次时间少于0.3 秒， 90年代，该公司的3881 Texflash型、DC 3890 型、ELrepho 2000A型、脉络式分光光度计、 Mixflash型等测色时间仅需0.1 秒。 5（2）测色精确度和准确度高一台分光光度计精确度和准确度与该仪器的分光方式、光谱范围、波长间隔等有关。 10 年前所用的测色仪器其波长间隔多在5 nm 、10 nm、20 nm， 至今瑞士Datacolor公司的产品波长间隔已达 0.8 nm。可以从仪器的稳定性即短期或长期的重现性来加以

7、考核， 过去反射率达0.2，现达0.010.02 。5（3）测色功能多样化现代分光光度计多与计算机配套应用，均具有很 广的应用范围， 测色对象可包括有光泽和无光泽的。例如纤维、织 物、塑料、油漆、陶瓷、纸张等， 能进行镜面和非镜面测定。 不论是散射性的，反光性的，透明性的，遮盖性的 ，荧光性的等等表面均不受限制，还可进行色差、白 度等计算，各种计算公式可任意选择或配制。 测色条件诸如光源、视场、分光间隔等均可变化。 有的仪器正、逆向(多色光和单色光照明)均可测定； 反射、透射皆可应用。 有的仪器如瑞士MCS能用于大型物体(汽车)或不可裁 割物体的颜色测量。5（4）操作的简便性现代测色用分光光度

8、计的测色操作过程，自 始至终是自动进行，包括仪器标准、波长间隔 的调整、测色条件改变、反射率换算、各种测 色计算、读数和输出，而且大多数测色系统均 配有荧光屏输出输入终端或荧光屏和打印装置 结合终端。此外国际上现在广泛使用的传递标准是完全 漫反射体上标定的绝对值，计算机能将绝对反 射值予以存储，并用来标定仪器，从而保证仪 器在标准状态下工作。5（5）闪光双光束分光光度计 测量角度依不同的结构表面而定，如专为纺织品、 纸张设计d8o，d0漫射零度； 以闪光氙灯作光源，每个颜色用闪光测色只需一次 ；样品的反射光及光源光线在瞬时闪光被接受，同时 分光，同时以整列接收器作光线强度测定及对比(双光 束)

9、； 用滤色片调节光源中的紫外部分能量，模拟日光， 克服氙灯老化，有利于荧光样品测量； 可依用途更换滤光片装置； 垂直测量避免了积分球沾污，符合人体运动原理； 冷态测色防止了温度升高影响测色准确； 无运动部件，避免了机械磨损，不会产生故障； 勿需空气冷却装置，因为是不发热设计； 样品测定面积可连续调整。54、测色分光光度计的测色方法 利用已知标准白板的绝对反射率定标 测定样品的反射率()或透射率 () 计算求得三刺激值和色度坐标 测量及计算的内容测量及计算的内容： 绝对反射率值()或绝对透射率值 ()； 吸收率lg () ；K() / S()函数值； 绝对反射率的平均值；三刺激值X、Y、Z； 色

10、度坐标x、y；均匀颜色空间L*、a*、b*； 表色值C*、h，色差E、L*、C*、H*、 h以及其他一系列可以计算的扩展数值。5Spectrophotometryreflector source slit collimator dispersing element collimatorslit sample detector read out5Spectrophotometrya double-beam instrument 5JFY-QS色彩分析仪光路图5l、样品摆放台 2、测量孔径 3、积分球 4、紫外光调整 5、量度光度纤维 6、光源控制仪 7、微处理器 8、电子界面 9、参考光度纤维

11、10、电源 11、单色仪 12、控制闪光装置瑞士 Datacolor 3890 测色原理图5GE Spectrophotometer5Diano-Match Scan Spectrophotometer5Hunter D54P-5 Spectrophotometer5Zeiss DMC-26 Spectrophotometer5MINOLTA CM -10005Mabeth MS-2000 Spectrophotometer5Mabeth Color-Eye 3000 Spectrophotometer5Mabeth Color-Eye 7000A (双光束结构）55、常用分光光度计型号光学结

12、构测量孔 尺寸mm波长范围/ 间隔色度 重复性光范围/ 分辨率Texflash- 2000d/0, 脉冲氙灯 双光束, 128单 元SPD-400700 nm0.03E CIELAB -SF-600 PLUSd/8, 脉冲氙灯 双光束, 128单 元SPD SCI/SCE 2.5 5.0 26360700 nm/ 10, 5 nm0.01E CIELAB0200%MF-200d(便搬式)d/8, 脉冲氙灯 128单元SPD 18400700 Nm / 10nm0.05E CIELAB 0200%瑞士 Datacolor 公司5美国 X-Rite 公司型号光学结构测量孔 尺寸mm波长范围 / 间

13、隔色度 重复性光度范围 /分辨率SP-68 便携式d/8, 卤钨灯16 8 4400700 nm/10nm0.05 E*ab0200%SP-88 便携式d/8, 充气钨丝灯 蓝区增强 SPD SCI/SCE 8400700 nm/10nm0.0 E*ab0200%56、分光光度计测色数据处理及标准（1 1）测色数据处理）测色数据处理 1949年Hardy发明一种与波长指示器一起用照 明体A、B、C的简单手控积分仪，还对他的分 光光度计连接上三种机械加法器，以便自动完 成求和。 1960年早期在分光光度计上接上常规的图表和 磁带穿孔机，以便于反射率值能输入到能应用 加权坐标法的离线计算机。 19

14、69年为了在17种波长下每种反射率的模拟等 值能自动进入计算机，分光光度计对接了模拟 计算机，同年美国VA(Varian Associates)和英国 ICS(Instrumental Colour Systems)分别对接分光 光度计到数字计算机上更利于模拟。5（1）测色数据处理 20世纪70年代初用小型微机取代了大体积计算 机。70年代中期计算机不仅用来处理数据和计 算各种色度值，而且用来自动控制仪器的驱动 和校正，可以贮存各种程序和数据，其输出输 入通讯设备效率提高而大大便于操作。 现代分光光度计三刺激值只需按下测量按钮， 在零点几秒之内就可以得到。微机的出现并非一概有利，如分光光度计与

15、 微机连接，意味着测试选择被限制测试选择被限制，同时数据 和程序差错很难检查出来并消除差错很难检查出来并消除，若需改动程 序则常常会带来意想不到的后果。5（2）数字标准和物理标准a数字标准：物理标准即使贮藏在标准状态下，在应 用时也不可避免地产生变化，而现代分光光度计从长 远目标考虑到标准的精确性而使度量标准成为可行， 如同事先准备一样，是贮存数据标准而非重新测量标 准。 b物理标准： 1965年英国染色工作者协会颜色测量委员会推荐了 英国陶瓷协会的瓷板（BCRA瓷板）作为各种颜色中产 生的一组绝对永久的物理标准。 1968年1000套(每套12块)标准瓷板，由英国国立物理 研究所或由美国Hemmnendinger研究所提供光谱反射 率和色度值，作为相对于专业标准的偏差评定方法予 以销售。经验显示该瓷板用于监测仪器之间的差异， 对黄、栗、深蓝最有效。 5b物理标准： 1983年彩色瓷板标准II型(两对色差瓷板):一对表示光谱完全不同的色差，一对更复杂，表示非同色异谱色差。 NBS Standard Reference Material 2101 2105滤色片组是一种专门用来检验分光光度计 透射色的标准玻璃板，每组由红、黄、绿、蓝 、中性灰5种玻璃板组成，由美国国家标准局提 供光谱透射率及色度值，给出的三刺激值都是 在CIE