色差仪是如何工作的？色差仪的结构类型有哪些？

色差仪作为一种分析检测仪器，在涂料、纺织、食品、水处理等领域的应用越来越广泛，不仅可以评判原料和产品的特性进行验收和质量控制，而且可以作为产品研发和工艺改进的一种重要工具。本文对色差仪的工作原理及结构类型进行了简单的介绍，以帮助大家更好的了解色差仪。

色差仪的工作原理：

众所周知，常见的颜色都能用红、绿、蓝三基色光以不同的比例“拼”出来。为了便于对颜色的量度，物理学家们引入了三刺激值，根据色度学理论可知，任何色光的颜色都可以用三刺激值来表示。三刺激值可以用光学办法客观地测量。对不发光体，可以测量它在某种标准光源照射下的颜色（也称为物体色），实际上就是收集样品的反射光，然后测出这些反射光的刺激值。目前常见的测色色差仪就是基于上述理论研制的，测色色差仪工作的基本原理就是以收集样品的反射光为基准，测量目标样与待测样的反射光三刺激值，然后根据它们在CIE 颜色空间（可以是l*a*b*颜色空间，也可以是l*u*v*颜色空间）的不同位置，确定两者之间的色差，考虑到物体色的同色异谱特征，在讨论颜色时，总是指定标准照明体和标准察者。以色差仪中广泛使用l*a*b*颜色空间为例：

△E=（△l*²+△a*²+△b*²）^1/2

式中：△l为明度差；△a为红绿色品差（a*轴为红绿轴）；△b*为黄蓝色品差（b*轴为黄蓝轴）。

1*、a*、b*与三刺激值X、Y、Z的关系为：

1*=116（Y/Y₀）^1/3-16

a* = 500[（X/X₀）^1/3-（Y/Y₀）^1/3]

b*=200[（Y/Y₀）^1/3-（Z/Z₀）^1/3]

色差仪的结构类型：

对应CIE标准的测色几何条件，色差仪主要有积分球式和环形照明式两种。

1.积分球色差仪

积分球是一个中空的金属球，其内表面涂有中等灰色的高反射漫射物质，如硫酸钡或聚四氟乙烯。进入这个球体的光线经过多次反射后都只能从测量孔或光源孔射出积分球。一束光从任意的不通过球心的角度照进积分球，经过球壁的多次反射后会从各个角度照射到样板，最终通过测量孔或光源射出积分球。测量孔是在与法线夹角成8°的位置，由一组光电管构成的探测器。例如三恩时公司的TS7020、TS7030、TS7036等色差仪就是这种结构的色差仪。

CIE没有明确规定积分球的开孔尺寸，只要求所有开孔面积不超过内表面积的10%，因此不同厂家的产品的开孔位置、尺寸及光源入射角度会有区别。与观测孔关于法线对称的地方有一个光阱，关闭光阱时镜面反射成分包含在内，简写作d/8：i（d表示漫反射照明，8是8度角接收，i指包括镜面反射），也可简写作SPIN。当光阱打开时去除了镜面反射，此条件简写作d/8：e，e指去除镜面反射。这种仪器不仅能测量不透明样品的颜色，还可以测量透明样品的颜色。

2.环形照明式色差仪

理想漫反射物体对于任意一束光都将以漫反射形式即各方向等效地反射出去，为此入射光和观察者的角度并不重要，不会影响到观察结果，但真实物体表面并非理想漫反射表面，多少都会由于镜面反射成分和表面纹理而造成由于入射光和观察者的几何位置不同而表现出来的微小颜色差异。而环形照明则可以消除这种影响，其是以45°环形照明，0°（法线方向）观测的，可以缩写为：45/0：c。由于光路可逆，它与0°照明45°方向环形接收是等效的，该测色几何条件对应的色差仪有三恩时公司的 NR145+等。这种结构的仪器是完全不包括镜面反射光的，测得的数据与人眼观察一致，另外这种仪器只能测量不透明样品的颜色。