顏色測量的方法有哪些?色差儀和分光測色儀誰的精度高?
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)量的首要問題之一就是盡可能地使其顏色外貌與標準色樣一致,減少色差,而保證產(chǎn)品顏色品質(zhì)的關(guān)鍵,就是進行顏色測量。那么,顏色測量的方法有哪些?色差儀和分光測色儀誰的精度高?
顏色測量的方法有哪些?
顏色測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、但同時也是色度測量的最基本方法,它用目視比較色樣中對被測色樣與標準色樣之間顏色的差別。實際操作時,應(yīng)該在規(guī)定的CIE標準照明體下進行,一般可采用標準A光源、模擬D65照明體或“北窗光”照明。進行目視比較測量時,應(yīng)具有一定的亮度水平,使人眼的錐體細胞處于工作狀態(tài),同時也應(yīng)按照CIE的規(guī)定選擇合適的視場范圍。觀測者感覺到的顏色表現(xiàn)即顏色的外貌在很大程度上受制于觀測者的主觀因素,往往因人而異,故目前己很少采用。
分光光度法測量顏色主要是測量物體反射的光譜功率分布,然后再由這些光譜測量數(shù)據(jù)通過計算的方法求得物體在標準照明體下的三刺激值。這是一種精確的顏色測量方法,但是成本較高,過程相對復(fù)雜,而且速度較慢。
光電積分法是通過把探測器的光譜響應(yīng)匹配成所要求的CIE標準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,由此對被測量的光譜功率進行積分測量。
該方法的測量速度快,而目前也具有相當(dāng)?shù)臏y量精度(取決于探測器光譜靈敏度滿足盧瑟條件的程度),可滿足大多數(shù)場合下的顏色測量要求。
顏色測量儀器的種類很多,但是總體可以分為兩大類:一類是分光光度計,另一類是光電色差儀。
分光光度計是用多棱鏡或光柵將多色光分離成單色光,通過光敏元件取得樣品反射率或透過率,然后按公式計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,模擬人眼色感覺測量物體顏色,可以在儀器上直接讀出被測量樣品顏色的三刺激值。
分光光度計的測色儀器測量準確度高,但是系統(tǒng)復(fù)雜操作麻煩,成本高,適合于要求較高的測色與配色場合;光電色差儀雖然測色精度不高,但是速度快、價格低、而且操作容易,在工業(yè)中有很大的市場前景。
色差儀和分光測色儀誰的精度高?
光電積分法,是在整個測量波長范圍內(nèi),對被測物體顏色的光能量進行一次性積分測量,直接得到三刺激值X、Y、Z,再計算出樣品的色品坐標等參數(shù)。因此,該方法又稱為三刺激值法。通常用濾光片覆蓋在探測器上,把探測器的相對光譜靈敏度修正成CIE推薦的光譜三刺激值。濾光片需滿足盧瑟條件,以和光探測器精確匹配。但在實際應(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。
光電積分式測色儀器主要包括色差計和色度計。色差計利用儀器內(nèi)部的標準光源照明來測量透射色或反射色,直接測出物體色的三刺激值。該儀器往往不能準確測定絕對值,但可以較為準確地測量兩種顏色之間的色差。色度計可測量光源色和由儀器外部光源照明的物體顏色,包括亮度色度計和光源測色儀等。光電積分式測色儀器雖能準確測出兩近似光譜功率分布的顏色之間的差別,但測量精度在很大程度上取決于光探測器的光譜匹配精度,在測定三刺激值和色品坐標的絕對精度方面有一定的局限性。這類儀器具有一定的測量精度但速度很快。光電積分型測色儀器在顏色工業(yè)生產(chǎn)、控制、產(chǎn)品檢驗與銷售等品質(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。
分光測色法是指,通過測定物體的光譜特性,由此計算出被測物體顏色在標準照明體下的三刺激值,進一步得到各種色度參數(shù)的方法。該方法解決了顏色測量需要使用標準光源的問題,提高了測量的靈活性,易于實施。這是一種精密的顏色測量方法,采用該方法的儀器即為分光測色儀,其成本較高。由于分光測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))。分光測色儀是精度和準確度都很高的顏色測量儀器,被廣泛用配色及顏色分析中,可對光電積分測色儀器進行定標,建立色度標準等。
作為分光光度計的一個分支,分光測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)接收單色光并進行光電轉(zhuǎn)換。根據(jù)光譜信號采集方式的不同,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輻射能量,按一定波長間隔,采用機械掃描結(jié)構(gòu),逐個波長采集光譜信號。優(yōu)點是精度很高,缺點是光路和結(jié)構(gòu)復(fù)雜,測量速度慢,且波長重復(fù)性差,對光源的穩(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)的分光光度測色法,已經(jīng)基本不滿足當(dāng)今顏色測量的要求。
光電攝譜法通過多通道光電探測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)的進步,高性能的圖像傳感器被不斷開發(fā)出來,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器的電子掃描式分光測色儀,測量速度很快。其優(yōu)點有,測量時間短,信噪比高,對光源穩(wěn)定性要求低,不必使用機械掃描就能獲取全譜數(shù)據(jù),適用于瞬態(tài)測量。
以上兩種儀器測色方法中,分光光度法顏色測量精確,且光電攝譜法使用更為廣泛。