颜色测量的方法有哪些?色差仪和分光测色仪谁的精度高?
2022-12-01
在工业生产中,产品的外观效果在很大的程度上归结为颜色的效果,因此保证颜色产品质量的首要问题之一就是尽可能地使其颜色外貌与标准色样一致,减少色差,而保证产品颜色品质的关键,就是进行颜色测量。那么,颜色测量的方法有哪些?色差仪和分光测色仪谁的精度高?
颜色测量的方法有哪些?
颜色测量可以使用三种不同的方法,即目视法、分光光度法和光电积分法。
目视法是一种古老的、但同时也是色度测量的最基本方法,它用目视比较色样中对被测色样与标准色样之间颜色的差别。实际操作时,应该在规定的CIE标准照明体下进行,一般可采用标准A光源、模拟D65照明体或“北窗光”照明。进行目视比较测量时,应具有一定的亮度水平,使人眼的锥体细胞处于工作状态,同时也应按照CIE的规定选择合适的视场范围。观测者感觉到的颜色表现即颜色的外貌在很大程度上受制于观测者的主观因素,往往因人而异,故目前己很少采用。
分光光度法测量颜色主要是测量物体反射的光谱功率分布,然后再由这些光谱测量数据通过计算的方法求得物体在标准照明体下的三刺激值。这是一种精确的颜色测量方法,但是成本较高,过程相对复杂,而且速度较慢。
光电积分法是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,由此对被测量的光谱功率进行积分测量。
该方法的测量速度快,而目前也具有相当的测量精度(取决于探测器光谱灵敏度满足卢瑟条件的程度),可满足大多数场合下的颜色测量要求。
颜色测量仪器的种类很多,但是总体可以分为两大类:一类是分光光度计,另一类是光电色差仪。
分光光度计是用多棱镜或光栅将多色光分离成单色光,通过光敏元件取得样品反射率或透过率,然后按公式计算出样品的三刺激值。光电色差仪是由一组滤色片和光电池组合成滤色器,模拟人眼色感觉测量物体颜色,可以在仪器上直接读出被测量样品颜色的三刺激值。
分光光度计的测色仪器测量准确度高,但是系统复杂操作麻烦,成本高,适合于要求较高的测色与配色场合;光电色差仪虽然测色精度不高,但是速度快、价格低、而且操作容易,在工业中有很大的市场前景。
色差仪和分光测色仪谁的精度高?
光电积分法,是在整个测量波长范围内,对被测物体颜色的光能量进行一次性积分测量,直接得到三刺激值X、Y、Z,再计算出样品的色品坐标等参数。因此,该方法又称为三刺激值法。通常用滤光片覆盖在探测器上,把探测器的相对光谱灵敏度修正成CIE推荐的光谱三刺激值。滤光片需满足卢瑟条件,以和光探测器精确匹配。但在实际应用中,由于有色玻璃的品种有限,仪器不可能完全符合该条件,只能近似符合。
光电积分式测色仪器主要包括色差计和色度计。色差计利用仪器内部的标准光源照明来测量透射色或反射色,直接测出物体色的三刺激值。该仪器往往不能准确测定绝对值,但可以较为准确地测量两种颜色之间的色差。色度计可测量光源色和由仪器外部光源照明的物体颜色,包括亮度色度计和光源测色仪等。光电积分式测色仪器虽能准确测出两近似光谱功率分布的颜色之间的差别,但测量精度在很大程度上取决于光探测器的光谱匹配精度,在测定三刺激值和色品坐标的绝对精度方面有一定的局限性。这类仪器具有一定的测量精度但速度很快。光电积分型测色仪器在颜色工业生产、控制、产品检验与销售等品质管理方面已得到广泛应用。尽管光电积分式测色仪器成本较低,使用广泛,但是功能有限,精度还不够高。
分光测色法是指,通过测定物体的光谱特性,由此计算出被测物体颜色在标准照明体下的三刺激值,进一步得到各种色度参数的方法。该方法解决了颜色测量需要使用标准光源的问题,提高了测量的灵活性,易于实施。这是一种精密的颜色测量方法,采用该方法的仪器即为分光测色仪,其成本较高。由于分光测色仪不仅可以给出颜色的三刺激值X、Y、Z,还可以给出物体的光谱特性曲线(如光谱反射率因数)。分光测色仪是精度和准确度都很高的颜色测量仪器,被广泛用配色及颜色分析中,可对光电积分测色仪器进行定标,建立色度标准等。
作为分光光度计的一个分支,分光测色仪的典型组成部分有:光源和照明系统、分光系统、光电接收系统、控制和数据处理系统等。其中,分光系统把混合光分解成单色光,光电接收系统接收单色光并进行光电转换。根据光谱信号采集方式的不同,分光光度法可分为光谱扫描法和光电摄谱法。
光谱扫描法是单通道测色方法,一般采用卤钨灯照明,光电倍增管接收从单色仪射出的各波长辐射能量,按一定波长间隔,采用机械扫描结构,逐个波长采集光谱信号。优点是精度很高,缺点是光路和结构复杂,测量速度慢,且波长重复性差,对光源的稳定性要求高,受光源的不稳定性等因素影响显著,这种传统的分光光度测色法,已经基本不满足当今颜色测量的要求。
光电摄谱法通过多通道光电探测器获取光谱能量的信息,得出全波段光谱数据。随着半导体技术的进步,高性能的图像传感器被不断开发出来,出现了采用脉冲氩灯作为照明光源和自扫描光电二极管阵列作为探测器的电子扫描式分光测色仪,测量速度很快。其优点有,测量时间短,信噪比高,对光源稳定性要求低,不必使用机械扫描就能获取全谱数据,适用于瞬态测量。
以上两种仪器测色方法中,分光光度法颜色测量精确,且光电摄谱法使用更为广泛。