三刺激值型色差仪和分光型色差仪谁的测量精度高?分别有什么应用?

2023-05-04

色差仪根据测量原理的不同,可以分为三刺激值型色差仪和分光型色差仪两种,其中三刺激值型色差仪可以直接测得样品的三刺激值,而分光型色差仪是通过测量样品的光谱曲线,然后根据方程式来计算样品三刺激值。那么,三刺激值型色差仪和分光型色差仪谁的测量精度高?它们分别有什么应用?本文为大家做了介绍。

分光型色差仪

什么是三刺激值型色差仪?

最早的便携式色差仪就是三刺激值型便携式色差仪,早在1931年科学家就提出从理论上假设并不存在于自然界的三种原色,即理论三原色,以X,Y,Z表示,以期从理论上来调配一切色彩。三色系统中,与待测光达到颜色匹配所需的三种原色刺激的量。用X(红原色刺激量)、Y(绿原色刺激量)和Z(蓝原色刺激量)表示。

三刺激值是引起人体视网膜对某种颜色感觉的三种原色的刺激程度之量的表示。根据亥姆霍兹的三原色理论,色的感觉是由于三种原色光刺激的综合结果。源于此理论科学家研发出了早期的三刺激值型便携式色差仪。

三刺激值型便携式色差仪主要是由三滤镜配合硅光电池作为三个传感器,结构相对简单,精度不高,比较适合测量不同样品间的色差,不适合用于例如反射滤光谱及色强度等复杂的色彩分析中。


什么是分光型色差仪?

分光光度法是通过测定被测物质在特定波长处或一定波长范围内光的吸光度或发光强度,对该物质进行定性和定量分析的方法,分光型便携式色差仪的就是利用这种方法来测试的,准确度很高。

在分光光度计中,将不同波长的光连续地照射到一定浓度的样品溶液时,便可得到与不同波长相对应的吸收强度。如以波长(λ)为横坐标,吸收强度(A)为纵坐标,就可绘出该物质的吸收光谱曲线。利用该曲线进行物质定性、定量的分析方法,称为分光光度法,也称为吸收光谱法。

分光型便携式色差仪一般采用衍射光栅或回折光栅,将光线按一定波长间隔分开,然后采用若干组传感器阵列进行感光分析。分光型便携式色差仪一般精度更高,对颜色也比较敏感,除了测量色差外,还可以测的每一波长选的反射率曲线,因此更适合于复杂的色彩分析。

分光型色差仪01

三刺激值型色差仪和分光型色差仪谁的测量精度高?

三刺激值型色差仪,是在整个测量波长范围内,对被测物体颜色的光能量进行一次性积分测量,直接得到三刺激值X、Y、Z,再计算出样品的色品坐标等参数。因此,该方法又称为三刺激值法。通常用滤光片覆盖在探测器上,把探测器的相对光谱灵敏度修正成CIE推荐的光谱三刺激值。滤光片需满足卢瑟条件,以和光探测器精确匹配。但在实际应用中,由于有色玻璃的品种有限,仪器不可能完全符合该条件,只能近似符合。三刺激值型色差仪在颜色工业生产、控制、产品检验与销售等品质管理方面已得到广泛应用。尽管三刺激值型色差仪成本较低,使用广泛,但是功能有限,精度还不够高。

分光型色差仪通过测定物体的光谱特性,由此计算出被测物体颜色在标准照明体下的三刺激值,进一步得到各种色度参数的方法。该方法解决了颜色测量需要使用标准光源的问题,提高了测量的灵活性,易于实施。由于分光型色差仪不仅可以给出颜色的三刺激值、Y、Z,还可以给出物体的光谱特性曲线(如光谱反射率因数)。分光型色差仪是精度和准确度都很高的颜色测量仪器,被广泛用配色及颜色分析中,可对三刺激值型色差仪进行定标,建立色度标准等。

三刺激值型色差仪具有测量速度快,体积小,使用方便等特点,但测量精度低。在CIE1931色度图中,各色区测量的绝对色度坐标误差△x,△y均<士0.03。而分光型色差仪能够给出色度谱的分布状态,并给出色度坐标的绝对量值,其优点是精度高。色坐标x,y测量精度可达±0.001±0.003左右,成本较高。

三刺激值型色差仪

三刺激值型色差仪和分光型色差仪的应用:

在实际工作中,利用测色计给出的测色数据进行颜色控制及调色,控制产品的颜色质量,保证颜色的一致性,确保产品颜色达到各行业要求的颜色标准以满足用户对颜色的要求。

在用户拿到一个标准样品的时候,需要重复打样,从而再现和样品相同的颜色,以便产品的颜色能与样品的颜色控制在一定的范围之内,即希望产品的颜色更接近样品的颜色。此时可用测色计来测量小样和标准样品的色空间差值,并根据差值来确定样品的色差是否符合范围,以及进行调色。调色可利用测色计的CIE 1976 L*a*b*色空间或HunterLab色空间来解决。在CIE 1976 L*a*b*色空间中,明度指数L*代表亮度轴,表示黑白,0为黑色,100为白色,0-100之间为灰色;色品指数a*代表红绿轴,正值为红色,负值为绿色。色品指数b*代表黄蓝轴,正值为黄色,负值为蓝色。此时,小样与标准样品的L*a*b*之差,用ΔL*Δa*Δb*表示,ΔE*表示总色差。ΔL*为正,说明小样比标样颜色浅;为负,说明小样比标样颜色深。Δa*为正,说明小样比标样红(或少绿);为负,说明小样比标样绿(或少红)。Δb*为正,说明小样比标样黄(或少蓝);为负,说明小样比标样蓝(或少黄)。根据这些ΔL*Δa*Δb*值,配色人员可适当地增减灰色料,红绿色料,或黄蓝色料。

在颜色测量过程中,有时会出现两中颜色在一种光源下显示相同,但在另一种光源下显出不同的现象,这称为条件等色(也叫同色异谱)现象。对于有条件等色现象的物体,两物体颜色的光谱反射特性是不一样的,从而出现在某一种光源照射下产生的三刺激值是一样的,而在另一种光源照射下却互显差异。此时选用正确类型的测色计就显得尤为重要。这是因为三刺激值测色计通常只在标准光源C和标准光源D65下作测量,这两种光源均相当于日光并具有非常相似的光谱能量分布,正因为如此,三刺激值测色计不能用来测量条件等色现象;而另一方面,分光测色计则装备有各种各样光源的光谱能量分布特性,因此能测量条件等色现象。此外,分光测色计还能显示光谱反射比曲线,从而可以确切地看到这两种颜色的光谱反射比是如何不样的,更适用与复杂的色彩分析。

鉴于两种测色计的不同特点,三刺激值测色计主要用于生产线及产品检查中的色差测量;而分光测色计通常用于实验室和产品开发研究中的高精度色差分析和管理。

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