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什么是白度？白度（Whiteness）表示物质表面的白色程度，用白色含量的百分率来表示，是纸张、印刷等行业常用的一个检测产品质量的重要指标。对白度进行量化，是管控产品质量的重要手段。本文对白度的测量方法及常用计算式作了介绍，对此感兴趣的朋友可以了解一下！

什么是白度？

在五彩斑斓的颜色世界里，白色和近白色是人们接触最多也是最喜欢的颜色。“白”拥有光反射比高、色饱和度低的颜色属性。基于视觉感知而判断反射物体所能“显白的程度”，学术上称为白度。白度（Whiteness）表示物质表面的白色程度，用白色含量的百分率来表示。通常把氧化镁的白度定为100%，即其反射率为100%，反射率越高，白度越高。白度的单位为“%”。白色与其他颜色一样是一种三维空间的量，位于色空间中相当狭窄的范围内。正常色觉的观察者可根据一定范围内光反射比、色饱和度和主波长不同，将一系列白色按其白度高低排成一维序列，进行定量评价。20世纪60年代以来，因不同的生产领域对白度的评价有不同的见解，所以先后提出的白度公式达上百种，令人遗憾的是到目前为止仍然没有一个通用的白度公式。但是在保证可靠性和准确性前提下，不同的公式依然可以得到相对统一的白度标准。

一般情况下，当物体表面对可见光谱内所有波长反射比都在80%以上时，可认为该物体表面为白色。从反射率曲线上可看出，白色物质在可见光谱区间内几乎呈一条光滑曲线没有峰谷。理想标准白板应对一切波长辐射完全漫反射无吸收，即其反射比对任何波长的辐射都等于1的纯白物质，但是这种全漫反射物质在现实情况中几乎不存在，故现在所用的标准白板都是以反射比非常接近1的化学物质（如高纯度硫酸钡、氯化镁）作为替代，以此对被测物质作目视的相对比较。实际上白度可以看作是距离理想白色的程度。

白度的测量方法：

过去是用目视法判断哪个物体更白、物体是不是达到工农业生产中对白度的要求，这种方法具有很大的误差；现在是利用光电检测的方法测量物体的白度，这样白度变成了一个可准确测量的值，并且利用这种方法可减小测量误差、提高测量速度，满足了工农业生产的需要。白度测量方法大致可分为以下三种：

1.单光谱反射率测量法

通过对单光谱的反射率测量来判断物体的白度，这种方法一般是利用主波长为457nm±0.5nm，半峰宽度为44nm的蓝光来测定样品的反射比，用测得的反射比来表示样品的白度。这种方法由于是用一个波长的滤光片进行测量的，往往会带来较大的误差（这是由于一个波长的滤光片覆盖的波长区太窄所致）。

2.光电积分式测色法

光电积分式测色法是模拟人眼的三刺激值特性，采用光电积分效应，直接测量颜色的三刺激值。此方法使用滤光片，对所用的光电探测器的光谱响应进行滤色修正，使它与CIE 标准观察者一致。这种测色系统一般都由光源、探测器、数据处理和输出单元等组成。光源多为稳定性光源，多数使用卤钨灯。探测器为三个或四个经过滤色修正的硅光电二极管或光电管。这种测色系统与下面所述的分光式测色系统相比较而言价格低廉，并且适用性广泛，与后者相比更适应工农业生产的需要。

3.分光式测色法

这种方法也是一种基于三刺激值的测量方法，不过这种方法不是不是直接测量颜色的三刺激值，而是测量物体的光谱反射或透射特性，即测量物体的光谱辐度因数或光谱透射比，通过积分计算求得颜色的三刺激值。这种测量方法一般以（5～20）nm的等距波长间隔，在（380～780）nm的波段内测得各波长的光谱反射率。光谱信号采集是单通道（波长）按顺序逐个扫描取得。这决定了它的测量速度较慢。这种测量系统主要由光源、单色器、光电探测器、数据处理和输出装置等组成。光源一般采用稳定性光源（如卤钨灯、氙灯等）；单色器是整个仪器的核心，分为棱镜分光式、光栅分光式和滤光片分光式等；探测器为光电倍增管、光电管。由于系统的扫描机构和光路复杂，使得整个系统的体积较大，成本也较高，使得它的使用受到很大的局限。

总体来说白度测量方法大致可分为两类：一是通过对单光谱的反射率测量来判断物体的白度，这种方法是用测得的反射比来表示样品的白度，优点是测定方法简单，仪器便宜；但这种方法由于是用一个波长的滤光片进行测量的，往往会带来较大的误差（这是由于一个波长的滤光片覆盖的波长区太窄所致）。第二类是基于三刺激值的测量方法，这种方法主要是先测得被测物体的三刺激值，然后利用与三刺激值相关的白度公式计算出白度值。

常用的白度计算公式介绍：

计算白度的色差公式有很多，目前常用的主要有两种，一种是与色差概念有关的白度公式，以亨特（Hunter）白度公式为代表；另一种是CIE白度公式，以甘茨（Ganz）白度公式为代表。下面主要对CIE白度公式进行介绍。

由于大多数的白度公式基本上都没有考虑对偏色的表示，所以不论偏红或偏绿都称之为白。但是，现实中理想的中性白是不存在的，色度学家甘茨（E.Ganz）在20世纪60年代中期提出了加权因子不同的中性白、偏绿白和偏红白等三种白度计算公式。CIE色度技术委员会于1983年正式推荐了以甘茨公式为基础，并经修改后的白度评价公式，即CIE白度公式。该公式以W=100的完全漫反射体为参照点，以D65为评价白度的标准照明体，并包括白度W和淡色调TW两个部分。当采用CIE1931标准色度观察者时，对应的白度公式为：

式中：Y是白色样品的三刺激值，x、y是样品的色品坐标，xn、yn是完全漫射体的色品坐标。如果采用CIE1964补充标准色度观察者，则其白度公式表示为：

式中：参数的定义不变，只是取值为10°视场CIE标准色度系统。

在上面两组白度公式中，W、W10越大，则表示白度越高；Tw、Tw10值为正时，表示带绿色，且数值越大，表示越偏绿；Tw、Tw10值为负时，表示带红色，且其绝对值越大，表示越偏红；对于完全漫射体，其W、W10均为100，Tw、Tw10都等于零。

另外，对于明显带有某种颜色的样品，评价其白度是没有意义的，故应用CIE白度公式进行评价的样品，应符合下列限制条件，即：