色差仪作为光学仪器,是利用仪器内部的标准光源照明被测物体,在整个可见波长范围内进行一次积分测量,直接测得透射或反射物体色的三刺激值和色品坐标,并可通过专用微机系统给出被测样品之间的色差值。许多的用户对于色差仪的工作原理及组成结构不是很清楚,本文为大家做了介绍。
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工作原理
通常所说的色差仪是仿照人眼感色原理研制的,由照明系统、探测系统和数据系统三部分组成,照明、探测部分分为“0/45”、“45/0”、“d/0"、“d/8”等测量一观察方式。其中“0/45”是模拟人眼观察角度而设计,光源由45°角射入,0°角进行测量。“d/8”积分球式色差仪是用一内壁涂白的球漫射照明样品,在8°角测量,此结构可以更好的测试固体的反射与液体的透射6。数据系统则是通过数值表达被测物体的颜色。
根据CIE(国际照明委员会)规定,任何一种给定物体色的特性都可以用三刺激值(X,Y,Z)色度坐标来表示。色差仪是将原始的CIE三刺激值通过一系列数学关系的转换,表示成易于理解的数值,比如:L*、a*、b*。在产品颜色检测中应用较多的为CIEL*a*b*表色系统,其中+a*值表示红色,-a*值表示绿色;+b*值表示黄色,-b*值表示蓝色;+L*值表示明亮度,-L*表示阴暗度。通过这三个数值,可以准确的表示出被测物体的颜色。
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组成架构
光电积分测色色差计仿照人眼感色的原理,采用能感受红、绿、蓝三种颜色的受光器,将各自所感受的光电流加以放大处理,得出各色的刺激量,从而获得这一颜色的信号。光电积分式仪器总的光学条件应符合卢瑟条件(Luther condition)。
测色色差计主要包括测头、数据处理器(含显示器及打印机)、直流电源及附件四部分。测色仪测头由照明光源,滤色器,硅光电池,隔热玻璃,凸透镜,导光筒,挡板,积分球等组成。其中:
1)积分球是测色仪的重要构成部件,在很大程度上决定了测色仪的使用寿命、测量精度和长期重复性。
2)数据处理系统包括放大电路、A/D转换、中央处理器、显示、打印等数据输出。采用微控制器进行数据处理,通过液晶显示和打印输出各种色度数据。
3)内部光源照明系统:采用低能耗的特殊发光管,经修正后作为测色用的标准照明体D65,保证220V+22V,50Hz+1Hz的稳定电压确保光源发光的稳定性。测色仪内部照明光源通常是标准A光源,而实际应用中都需要测量物体在标准D65和C光
源下的色度值,因此要模拟出D65光源,使仪器总的光谱灵敏度符合D65下的卢瑟条件。
4)光谱三刺激值:选用CIE1964 补充观察者10°视角的数据;仪器照明几何条件为o/d。
5)观察条件:符合CIE所规定的0°入射/45°接收条件。光谱条件,总体响应等价于CIE标准照明体D65及10视场色匹配函数下的三刺激值X10、Y10、Z10(以下简写为X、Y、Z),最终可获得测色的五种表色系统:CIE Y10 x10 y10(1964),CIE:X10Y10Z10(1964),L*a*b*(1976),L*C*H°(1976)及 Hunter Lab和色差计算的三种表色系统:ΔEab*(ΔL*Δa*Δb*),ΔEab*(ΔL*ΔC*ΔH*)及 Hunter ΔE(ΔL Δa Δb)。不同表色系统的测得数据均可以由计算机进行相互转换,并以数字显示、可打印输出。