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測(cè)色儀的基本原理
閱讀:40 發(fā)布時(shí)間:2023-12-14分光測(cè)色儀是將性能優(yōu)良、使用方便的測(cè)色計(jì)以輕便小巧的方式推向市場(chǎng)的測(cè)量產(chǎn)品。便攜式分光測(cè)色計(jì)是將性能優(yōu)良、使用方便的測(cè)色計(jì)以輕便小巧的方式推向市場(chǎng)的測(cè)量產(chǎn)品。
分光測(cè)色儀的原理:
分光測(cè)色儀一般利用棱鏡、光柵、干涉過濾器、可調(diào)的或不連續(xù)的系列單色光源來實(shí)現(xiàn)分光,然后根據(jù)色散原理分析單一色彩信息,實(shí)現(xiàn)色彩數(shù)字。分光測(cè)色儀可以根據(jù)內(nèi)部設(shè)置的色度空間和計(jì)算公式zui終顯示色度信息,并以數(shù)字的形式輸出。另外,分光測(cè)色儀也可以根據(jù)色度數(shù)據(jù)分析潛在的光譜數(shù)據(jù)信息。
在沒有之前,顏色的辨別只能通過人眼來判斷,但大家都知道,看顏色的結(jié)果受三個(gè)要素的影響:光源、物體、觀察者。它們中任一個(gè)變化都會(huì)導(dǎo)致結(jié)果的變化,所以必須有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的、客觀的設(shè)備或儀器來得出量化的數(shù)據(jù)。CIE國際照明委員會(huì)將此量化,即把光源、物體反射率或透射率、標(biāo)準(zhǔn)觀察者用數(shù)字來表示,替代人眼造成的不客觀性。
1、光源
光源通常是被認(rèn)為發(fā)光的物質(zhì),但色度學(xué)概念中,光源是各種不同的能量光譜組成的照明體,它是一個(gè)在不同波段(如400nm)有自己特定能量的圖譜。通常人眼能觀測(cè)的電磁光譜中可見光的范圍是400-700nm,但CIE(國際照明委員會(huì))發(fā)現(xiàn)并規(guī)定360-780nm才是的可見光范圍。而大家知道,光源的不同會(huì)導(dǎo)致看顏色的不同,那是和光源本身特性相關(guān)的,也就是說,不能能量分布的光源照明體會(huì)導(dǎo)致看顏色的結(jié)果不同。我們國家常用的光源有D65光源,C光源,A光源,TL84光源,CWF光源,U30光源等等,他們的能量圖譜都不同。
2、物體
物體就是我們通常說的待測(cè)樣品,它可以是你的標(biāo)樣也可以是你的試樣。各行業(yè)的樣品不同,但它們都有相同的特性,樣品本身的著色劑(染料、顏料等等)對(duì)光有吸收,繼而帶來反射或透射的不同。
3、觀察者
你可以認(rèn)為是人眼或者是儀器的檢測(cè)器,但在色度學(xué)概念中,我們叫2度或10度視角,這是因?yàn)殡S著醫(yī)學(xué)及生物學(xué)的發(fā)展,科學(xué)家在1931年及1964年分別發(fā)現(xiàn)人眼視網(wǎng)膜上有對(duì)顏色敏感的桿體及椎體細(xì)胞負(fù)責(zé)明暗和顏色視覺,而這些細(xì)胞的分布與瞳孔及物體所形成的夾角是2度和10度,所以我們通稱為標(biāo)準(zhǔn)觀察者。
測(cè)色儀是模擬并替代人眼觀察顏色,并給出結(jié)果的客觀儀器,它的光源現(xiàn)在技術(shù)一般是模擬D65光源,多為閃光氙燈,好的儀器的光源是D65光源模擬日光的時(shí)候,其中UV(紫外)部分也模擬得非常像,而且如果夠標(biāo)準(zhǔn)的話都會(huì)配紫外和可見光比例校正板給客戶,這樣,光源是足可以放心了。但還有觀察者和其它很多因素決定著一臺(tái)測(cè)色儀器的優(yōu)劣。
測(cè)色儀從結(jié)構(gòu)上來看分為兩種:積分球和45°/0°或0°/45°。積分球結(jié)構(gòu)業(yè)內(nèi)一般叫d/8°結(jié)構(gòu),d是diffuse的縮寫,由一束光照在積分球內(nèi)壁上在積分球里混合后形成入射光,積分球涂層是白色的高反射物質(zhì),這些物質(zhì)必須長(zhǎng)年不變化,保持高反射和穩(wěn)定才會(huì)使光源穩(wěn)定。市場(chǎng)上的美國HunterLab和X-Rite的積分球用的物質(zhì)都是物質(zhì),比傳統(tǒng)BaSO4要耐候的多。積分球的尺寸ASTM也有規(guī)定,6.5英寸,相當(dāng)于165mm直徑的積分球,而市場(chǎng)上的很多手提式或便攜式測(cè)色儀只不過是為了方便而已,并不是標(biāo)準(zhǔn)的可信賴的儀器。
45/0結(jié)構(gòu)儀器是45度角入射到樣品,0度角接收,照明方式和人眼看的方式接近,不考慮鏡面反射光的影響,所以測(cè)量結(jié)果也會(huì)和人眼看的很接近。
現(xiàn)在顏色的演變?nèi)招略庐悾?jīng)常有出現(xiàn),像干涉顏料,效果顏料,通常說變色龍顏料,珠光漆,金屬漆等。市場(chǎng)上多角度測(cè)色儀有好幾款,但基本上都是光源、物體、檢測(cè)器三點(diǎn)處于同一平面。對(duì)于顏色變化很大的當(dāng)前樣品來說,如果要間隔更小角度,很顯然,固定角度的多角度測(cè)色儀是無法解決的。而且現(xiàn)在的顏料技術(shù)更是朝著不同平面顏色不同的效果上發(fā)展,這樣就需要多平面多角度測(cè)色,更高技術(shù)可以選擇配色,配出來后的顏色在不同角度上和標(biāo)準(zhǔn)樣很接近。
從分光原理上來看,分為兩種,三刺激值和分光原理,前者通過模擬紅綠藍(lán)三原色,大概估計(jì)出顏色,但對(duì)計(jì)算其它顏色指數(shù)非常不精確-它沒有反射率或透射率,它只有三個(gè)點(diǎn)參與計(jì)算,它沒有標(biāo)準(zhǔn)觀察者和視角。
分光原理測(cè)色儀就理想很多了,通過光照射到樣品上,經(jīng)過反射到光柵分光,然后光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào),最終轉(zhuǎn)算成數(shù)字信號(hào)。其中光源、光柵、光信號(hào)放大裝置、光電轉(zhuǎn)換器等等環(huán)節(jié)都要求非常高,計(jì)算過程是從光源光譜能量*反射率(透射率)*觀察者(2度/10度視角-xyz值)*系數(shù)的積分值得到相應(yīng)的XYZ三刺激值,然后通過轉(zhuǎn)換得到Hunter Lab或CIE L*a*b*及其它指數(shù)或色度標(biāo)尺。
測(cè)色儀,廣泛應(yīng)用于塑膠、印刷、油漆油墨、紡織服裝等行業(yè)的顏色管理領(lǐng)域,根據(jù)CIE色空間的Lab,Lch原理,測(cè)量顯示出樣品與被測(cè)樣品的色差△E以及△Lab值,反射率等數(shù)據(jù)。
測(cè)色儀廣泛應(yīng)用與化工、食品、塑料、涂料、建筑等行業(yè),通過測(cè)得的三刺激色XYZ,可以算出很多顏色指數(shù)。