颜色在许多行业已经成为产品质量评定的重要指标,例如印染、油漆、汽车、建筑等行业,因此针对颜色测量的各种方法及仪器应运而生。本文对颜色测量的方法及颜色测量中常用的测色仪器进行了介绍,对色度学知识和光电仪器知识感兴趣的朋友可以了解一下!
1.色卡比法
色卡比法是采用制作标准色卡的方式来描述颜色。色卡可以有不同分类及排队方式,并按各特征量的差值相同的原则来制作色卡,再给每个色卡一定的标号,以此种色卡作为目视测量颜色的标准。测量时,将色卡和被测物体同时置于标准光源下,用这种系统来测量颜色,在一定的条件下反映了人的色知觉量。但是这种系统对色调没有达到数字化表达,还要用大量的色卡与物体颜色卡对照和比较,易因疲劳而产生误差。
2.目视色度计法
目视色度计法是利用人的视觉去调节两个视场(或一个视场的两部分)的颜色和亮度达到匹配的一种仪器。仪器的一个视场呈现待测颜色光,另一个视场呈现由已知三原色或更多原色相混合而产生的比较颜色光。这些原色的相对亮度可以调节,从而可以改变比较光的颜色和亮度。观察者通过视觉观察将比较光的颜色和亮度调节为与被测光相同,再由已知的比较光各原色的色度坐标和仪器读数,可计算待测颜色光的三刺激值和色度坐标值。该方法的缺点和色卡参与法相同,即易因人眼的疲劳而产生误差。
3.光谱光度计(分光测色)法
光谱光度计(分光测色)法是以分光光度计为最基本的颜色测量仪器。它并不是直接测量颜色,而是测量样品的光反射特性或透射特性谱,通过计算求得样品颜色的三刺激值,进而求得其色度坐标值等。光谱光度计(分光测色)法的优点是测量结果准确,精度高,并可同时测得光谱分布曲线。缺点是操作和计算复杂,测量所需时间较长。
4.光电积分式色度计法
光电积分式色度计可以由仪器的响应值直接得到颜色的三刺激值,不必像分光测色仪器那样进行数学积分求得。
目前在国内外普遍用于颜色测量的测色色差计就是一种光电式色度计。该仪器利用本身的标准光源照明和具有特定光谱灵敏度的光电积分元件,直接测量物体色(透射色或反射色)的三刺激值和色度坐标值,还可以通过模拟计算电路或联机的电子计算机给出两个物体色的色差值。光电积分式色度计法的优点是操作简便,测量时间短,实用性强。缺点是不能测量光谱分布曲线,测量精度略低于分光测色法。
颜色测量仪(即测色仪)一般是指使用某种方式或方法获取待测样品的三刺激值等颜色相关参数的仪器,根据测色原理可分为两类:光电积分式测色仪和分光光度式测色仪。无论哪种类型的测色仪,均是模拟代替人的眼睛来进行颜色评定和色差分析,以提高颜色测量的效率和精度。
1.光电积分式测色仪
光电积分式测色仪是利用反射或者透射方式获取可见光范围内被测物的所有波长信息,然后经过一次性积分得到被测物的三刺激值,再计算出相应的颜色参数,其测量原理如下图所示。
光电积分式测色仪主要由光源、探测器以及数模转换软件组成,其中探测器一般是采用有色玻璃滤光片进行校正的硅光电二极管或光电倍增管。光电积分式测色仪由于原理和结构的特点,尤其是有色玻璃滤光片的种类有限且加工工艺复杂,使得不同批次的滤光片往往存在一定的误差,故不能精确测量出被测物的三刺激值和相关的颜色参数,但对于两种待测物之间的颜色差异却可以准确测量,所以利用光电积分法进行颜色测量的仪器多为色差计。对于只需要控制物体颜色一致性,不需要进行配色的行业来说,光电积分式测色仪具有测量速度快、价廉且精度适当的优点。
2.分光光度式测色仪
分光光度式测色仪和光电积分测色仪不同,其并不是直接测量待测物的三刺激值,而是通过测量待测物的反射或者透射光谱,然后根据国际照明委员会推荐的某种颜色计算标准,进行计算得到待测颜色的三刺激值和其他颜色参数。下图是分光光度式测色仪的原理图。
在分光光度式的测色仪中,最早常用的光源有钨丝灯和弧灯,随着工业的进步,目前通常使用在可见光波段范围内相对稳定的卤钨灯和氙灯,同时采用阵列探测器作为传感器,光栅作为色散器件,导致此类型的测色仪的结构复杂,体积较大,价格较高,难以实现普及。
目前,该类仪器主要还是由国外仪器厂商和科研机构进行开发研制,例如Datacolor、HunterLab、X-Rite等,而国内仪器厂商亦有所建树,深圳市三恩时的分光测色仪产品均己达到较高水平。分光光度式测色仪通过获取待测物的可见光光谱,进而计算出所需的各颜色参数,所以精度较光电积分式测色仪要高很多,它适用于具有配色或较高颜色精度的场合。
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