发布日期：2024-02-27 浏览次数：483
市面上颜色测量仪器的类型有很多，不同类型的仪器其测量原理是不同的，根据其获取三刺激值获取方式的不同，色差仪可以分为光电积分式色差仪和分光式色差仪两种类型。本文对这两类仪器的测色原理及发展趋势做了介绍，对颜色测量仪器知识感兴趣的朋友可以了解一下！
根据获得三刺激值的方式不同，测色仪器可分为两大类：分光式测色仪器和光电积分式测色仪器。分光光度计和测色色差计是测色领域中两大基本仪器。前者属高档类仪器，后者属价廉物美、量大面广的仪器。
1.分光式仪器
这类仪器不是直接测量颜色的三刺激值本身，而是测量物体的光谱反射或透射特性，也就是测得物体的光谱辐亮度因数或光谱透射比，再选用CIE推荐的标准照明体和标准观察者，通过相应公式求得颜色的三刺激值。
在实际测量中，它一般以5～20nm的等距波长间隔，在380～780nm的波段内测得各波长的光谱反射（或透射）率。由于这类仪器测得的是最基本的颜色光学数据，所以它可以用计算的方法灵活地得出颜色物体在各种条件下（如D65、C、A照明体）的三刺激值XYZ和X10Y10Z10。
根据光谱信号采集的方式，分光式仪器可分为单通道扫描式和多通道采集式。
（1）单通道扫描式
传统的分光光度计即是这种形式。它的光谱信号采集是单通道（波长）按顺序逐个扫描拾取。这决定了它的测量需要一定的时间。这种仪器主要由电源、单色器、光电探测器、数据处理和输出装置几部分组成。光源一般为稳定性光源（如卤钨灯、氙灯）；单色器是整个仪器的核心，其形式有棱镜分光式、光栅分光式和滤光片分光式等；探测器为光电倍增管、光电管。由于仪器的扫描机构和光路较复杂，使得仪器的体积较大。
（2）多通道采集式
这属于新一代的分光测色仪器，它与传统分光光度计的根本区别在于，光谱信号的采集是多通道同时进行的，因而它可在瞬间完成测量。它的信号采集方法是：被测光束经过狭缝投射到色散装置上，色散装置把它按波长顺序均匀地“一”字散开，投射到成线阵排列的光电传感器阵列上，阵列中的每个测量元对应地测得某一特定波长的光的辐射值，全部测量元所测得的数据便组成了被测试样的光谱反射率数据。
这种仪器主要由光源、色散装置、探测器、信号采集电路、数据处理和输出装置几部分组成。光源多用脉冲光源，即脉冲氙灯；光电传感器阵列为光电二极管阵列或CCD；色散元件常为衍射光栅。
分光式仪器是颜色测量中的权威仪器，测量精度较高。传统的分光光度计体积较大，成本也较高，使得它的使用受到很大的局限，一般仅适于实验室使用；新一代分光光度计的出现，由于它采用了先进的技术和新的器件，使得仪器的结构大大简化，体积大为缩小，这将使其使用范围产生巨大的变化。
2.光电积分式仪器
光电积分式仪器是模拟人眼的三刺激值特性，用光电积分效应，直接测得颜色的三刺激值。这类仪器使用颜色滤光片，对所用的光电探测器的光谱响应进行滤色修正，使它与CIE标准观察者相一致。同时对照明光源也加以滤色修正，使之符合标准照明体的相对光谱功率分布（实际中均把这两种滤色修正混成一组来设计）。
光电积分式仪器其总的光学条件应符合卢瑟（Luther）条件。但在实际的滤色修正中，我们不可能做到仪器完全符合卢瑟条件，只能近似符合。近似的程度决定了仪器的精度。光电积分式仪器在测量原理上存在误差，其精度自然比不上分光式仪器。这类仪器一般都由光源、探测器、数据处理器和输出单元几部分组成。光源多为稳定性光源，较多使用的是卤素灯。探测器为三个或四个经过滤色修正的硅光电池或光电管。在结构形式上一般有台式和便携式两种。由于光源的光谱功率分布和光电池的光谱灵敏度直接影响到光学模拟的结果，所以它们的稳定性和一致性在仪器制造中是十分重要的。
光电积分式仪器对颜色的绝对测量精度不高，但对颜色的相对测量，尤其对中色差测量还是比较常见的。所以在很多场合中，我们称之为测色色差计。
分光光度法常用仪器主要是分光测色仪，它是以测量被测物体表面的光谱反射率来计算颜色信息的，光谱式的分光测色仪可以准确测量被测物体表面的光谱反射率，其测量误差在各个波长处的差别不大，且在测量不同表面光谱反射率的被测样品时的误差是相对均衡的。得到了被测样品的光谱反射率数据后，就可以计算其在不同标准光源下的颜色三刺激值和其它与颜色相关的参数。与光电积分式测色仪相比，其测量精度高，且可以得到更为丰富的颜色数据，便于对颜色的测量、识别和计算等，如今已经成为颜色测量行业应用最为广泛的仪器。
在设计光谱式的分光测色仪时，在光源的选择上，一般使用在可见光范围内有充足分布的氙灯或卤钨灯。传感器采用阵列探测器，色散方式一般为光栅分光。在测量时，仪器内的光照射在被测样本上，经样本表面反射，反射光进入仪器内的分光色散系统，色散系统再将光投射在阵列探测器上，使阵列探测器读取到被测样本该点在可见光范围内的光谱。
1.智能化
国内外目前普遍研究和采用带有微处理器的、兼有检测和信息处理功能的传感器。在半导体片基上，用微电子加工技术把传感器功能、逻辑功能、存储功能集成在一起，使得传感器具有自动校正、自动补偿、数据处理、图像识别、存储、记忆等功能。
2.小型化、便携式
由于采用大规模集成电路，将所有测量、计算集成在一个集成块中，采用液晶显示，干电池供电。很多測色仪就像一架傻瓜相机大小，重量仅1.5Kg左右。
3.快速度、高精度
积分球的入射面采用钡处理，双光束反馈系统作参比监控，并可对特殊情况作出补偿等等，利用这些技术来提高测量的精度，从测量到计算直至显示，一般仅需几毫秒时间。
4.多种制式的转换
可以是ISO标准，也可以是DIN标准，允许SCI（包括反射镜面）和SCE（排除镜面反射）之间切换选择：SCI提供与样本比较的效果，而SCE提供接近于视觉效果并相当于一个熟练的观察者的效果。XYZ、Yxy、CIE（1976）L*a*b*、L*C*H*、L*u*v*、Hunter-Lab（搜寻器）、Munsell（孟塞尔）之间选择数据转换。这些都是由于微处理器的计算功能，使得转换极其方便。
5.利用个人电脑扩展测色仪器的功能
一般便携式分光测色仪内的存储器就能储存1000多个数据和50多个标准色样，用以多种测量的比较和计算。通过特定的接口，分光测色仪可与个人电脑实现对接，互相输入输出数据。
6.在线测色
不仅可以有效替代人工的离线检测，而且可校正照明光源的光强变化和微小的色差变化，提高测量的稳定性。测量时将待测色和标准色进行比较，提高测色精度。
7.软件的日益丰富
由于和个人电脑结合，以及彩色软件系统的不断推出，如三恩时CQCS3上机位软件，极大地方便了设计、修改、补偿、色彩设置、背景的变化等等。但一般的软件系统对计算机系统的配置有一定的要求。
