顏色測(cè)量的方法有哪些?色差儀和分光測(cè)色儀誰(shuí)的精度高?
2022-12-01
在工業(yè)生產(chǎn)中,產(chǎn)品的外觀效果在很大的程度上歸結(jié)為顏色的效果,因此保證顏色產(chǎn)品質(zhì)量的首要問(wèn)題之一就是盡可能地使其顏色外貌與標(biāo)準(zhǔn)色樣一致,減少色差,而保證產(chǎn)品顏色品質(zhì)的關(guān)鍵,就是進(jìn)行顏色測(cè)量。那么,顏色測(cè)量的方法有哪些?色差儀和分光測(cè)色儀誰(shuí)的精度高?
顏色測(cè)量的方法有哪些?
顏色測(cè)量可以使用三種不同的方法,即目視法、分光光度法和光電積分法。
目視法是一種古老的、但同時(shí)也是色度測(cè)量的最基本方法,它用目視比較色樣中對(duì)被測(cè)色樣與標(biāo)準(zhǔn)色樣之間顏色的差別。實(shí)際操作時(shí),應(yīng)該在規(guī)定的CIE標(biāo)準(zhǔn)照明體下進(jìn)行,一般可采用標(biāo)準(zhǔn)A光源、模擬D65照明體或“北窗光”照明。進(jìn)行目視比較測(cè)量時(shí),應(yīng)具有一定的亮度水平,使人眼的錐體細(xì)胞處于工作狀態(tài),同時(shí)也應(yīng)按照CIE的規(guī)定選擇合適的視場(chǎng)范圍。觀測(cè)者感覺(jué)到的顏色表現(xiàn)即顏色的外貌在很大程度上受制于觀測(cè)者的主觀因素,往往因人而異,故目前己很少采用。
分光光度法測(cè)量顏色主要是測(cè)量物體反射的光譜功率分布,然后再由這些光譜測(cè)量數(shù)據(jù)通過(guò)計(jì)算的方法求得物體在標(biāo)準(zhǔn)照明體下的三刺激值。這是一種精確的顏色測(cè)量方法,但是成本較高,過(guò)程相對(duì)復(fù)雜,而且速度較慢。
光電積分法是通過(guò)把探測(cè)器的光譜響應(yīng)匹配成所要求的CIE標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者光譜三刺激值曲線,或某一特定的光譜響應(yīng)曲線,由此對(duì)被測(cè)量的光譜功率進(jìn)行積分測(cè)量。
該方法的測(cè)量速度快,而目前也具有相當(dāng)?shù)臏y(cè)量精度(取決于探測(cè)器光譜靈敏度滿(mǎn)足盧瑟條件的程度),可滿(mǎn)足大多數(shù)場(chǎng)合下的顏色測(cè)量要求。
顏色測(cè)量?jī)x器的種類(lèi)很多,但是總體可以分為兩大類(lèi):一類(lèi)是分光光度計(jì),另一類(lèi)是光電色差儀。
分光光度計(jì)是用多棱鏡或光柵將多色光分離成單色光,通過(guò)光敏元件取得樣品反射率或透過(guò)率,然后按公式計(jì)算出樣品的三刺激值。光電色差儀是由一組濾色片和光電池組合成濾色器,模擬人眼色感覺(jué)測(cè)量物體顏色,可以在儀器上直接讀出被測(cè)量樣品顏色的三刺激值。
分光光度計(jì)的測(cè)色儀器測(cè)量準(zhǔn)確度高,但是系統(tǒng)復(fù)雜操作麻煩,成本高,適合于要求較高的測(cè)色與配色場(chǎng)合;光電色差儀雖然測(cè)色精度不高,但是速度快、價(jià)格低、而且操作容易,在工業(yè)中有很大的市場(chǎng)前景。
色差儀和分光測(cè)色儀誰(shuí)的精度高?
光電積分法,是在整個(gè)測(cè)量波長(zhǎng)范圍內(nèi),對(duì)被測(cè)物體顏色的光能量進(jìn)行一次性積分測(cè)量,直接得到三刺激值X、Y、Z,再計(jì)算出樣品的色品坐標(biāo)等參數(shù)。因此,該方法又稱(chēng)為三刺激值法。通常用濾光片覆蓋在探測(cè)器上,把探測(cè)器的相對(duì)光譜靈敏度修正成CIE推薦的光譜三刺激值。濾光片需滿(mǎn)足盧瑟條件,以和光探測(cè)器精確匹配。但在實(shí)際應(yīng)用中,由于有色玻璃的品種有限,儀器不可能完全符合該條件,只能近似符合。
光電積分式測(cè)色儀器主要包括色差計(jì)和色度計(jì)。色差計(jì)利用儀器內(nèi)部的標(biāo)準(zhǔn)光源照明來(lái)測(cè)量透射色或反射色,直接測(cè)出物體色的三刺激值。該儀器往往不能準(zhǔn)確測(cè)定絕對(duì)值,但可以較為準(zhǔn)確地測(cè)量?jī)煞N顏色之間的色差。色度計(jì)可測(cè)量光源色和由儀器外部光源照明的物體顏色,包括亮度色度計(jì)和光源測(cè)色儀等。光電積分式測(cè)色儀器雖能準(zhǔn)確測(cè)出兩近似光譜功率分布的顏色之間的差別,但測(cè)量精度在很大程度上取決于光探測(cè)器的光譜匹配精度,在測(cè)定三刺激值和色品坐標(biāo)的絕對(duì)精度方面有一定的局限性。這類(lèi)儀器具有一定的測(cè)量精度但速度很快。光電積分型測(cè)色儀器在顏色工業(yè)生產(chǎn)、控制、產(chǎn)品檢驗(yàn)與銷(xiāo)售等品質(zhì)管理方面已得到廣泛應(yīng)用。盡管光電積分式測(cè)色儀器成本較低,使用廣泛,但是功能有限,精度還不夠高。
分光測(cè)色法是指,通過(guò)測(cè)定物體的光譜特性,由此計(jì)算出被測(cè)物體顏色在標(biāo)準(zhǔn)照明體下的三刺激值,進(jìn)一步得到各種色度參數(shù)的方法。該方法解決了顏色測(cè)量需要使用標(biāo)準(zhǔn)光源的問(wèn)題,提高了測(cè)量的靈活性,易于實(shí)施。這是一種精密的顏色測(cè)量方法,采用該方法的儀器即為分光測(cè)色儀,其成本較高。由于分光測(cè)色儀不僅可以給出顏色的三刺激值X、Y、Z,還可以給出物體的光譜特性曲線(如光譜反射率因數(shù))。分光測(cè)色儀是精度和準(zhǔn)確度都很高的顏色測(cè)量?jī)x器,被廣泛用配色及顏色分析中,可對(duì)光電積分測(cè)色儀器進(jìn)行定標(biāo),建立色度標(biāo)準(zhǔn)等。
作為分光光度計(jì)的一個(gè)分支,分光測(cè)色儀的典型組成部分有:光源和照明系統(tǒng)、分光系統(tǒng)、光電接收系統(tǒng)、控制和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)等。其中,分光系統(tǒng)把混合光分解成單色光,光電接收系統(tǒng)接收單色光并進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換。根據(jù)光譜信號(hào)采集方式的不同,分光光度法可分為光譜掃描法和光電攝譜法。
光譜掃描法是單通道測(cè)色方法,一般采用鹵鎢燈照明,光電倍增管接收從單色儀射出的各波長(zhǎng)輻射能量,按一定波長(zhǎng)間隔,采用機(jī)械掃描結(jié)構(gòu),逐個(gè)波長(zhǎng)采集光譜信號(hào)。優(yōu)點(diǎn)是精度很高,缺點(diǎn)是光路和結(jié)構(gòu)復(fù)雜,測(cè)量速度慢,且波長(zhǎng)重復(fù)性差,對(duì)光源的穩(wěn)定性要求高,受光源的不穩(wěn)定性等因素影響顯著,這種傳統(tǒng)的分光光度測(cè)色法,已經(jīng)基本不滿(mǎn)足當(dāng)今顏色測(cè)量的要求。
光電攝譜法通過(guò)多通道光電探測(cè)器獲取光譜能量的信息,得出全波段光譜數(shù)據(jù)。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的進(jìn)步,高性能的圖像傳感器被不斷開(kāi)發(fā)出來(lái),出現(xiàn)了采用脈沖氬燈作為照明光源和自掃描光電二極管陣列作為探測(cè)器的電子掃描式分光測(cè)色儀,測(cè)量速度很快。其優(yōu)點(diǎn)有,測(cè)量時(shí)間短,信噪比高,對(duì)光源穩(wěn)定性要求低,不必使用機(jī)械掃描就能獲取全譜數(shù)據(jù),適用于瞬態(tài)測(cè)量。
以上兩種儀器測(cè)色方法中,分光光度法顏色測(cè)量精確,且光電攝譜法使用更為廣泛。