白度测量方法及常用白度值计算公式

白度表征的是物体洁白程度的一个物理量，是纺织、纸张等行业产品外观质量检测的一项重要指标。对白度进行测量，可以将白度值量化，为产品的生产提供指导。本文对白度测量方法及常用白度值计算公式做了介绍。

白度的测量方法：

白度测量方法大致可分为两类：一是通过对单光谱的反射率测量来判断物体的白度，这种方法是用测得的反射比来表示样品的白度，优点是测定方法简单，仪器便宜；但这种方法由于是用一个波长的滤光片进行测量的，往往会带来较大的误差（这是由于一个波长的滤光片覆盖的波长区太窄所致）。第二类是基于三刺激值的测量方法，这种方法主要是先测得被测物体的三刺激值，然后利用与三刺激值相关的白度公式计算出白度值。具体如下：

1.单光谱反射率测量法

通过对单光谱的反射率测量来判断物体的白度，这种方法一般是利用主波长为457nm±0.5nm，半峰宽度为44nm的蓝光来测定样品的反射比，用测得的反射比来表示样品的白度。这种方法由于是用一个波长的滤光片进行测量的，往往会带来较大的误差（这是由于一个波长的滤光片覆盖的波长区太窄所致）。

2.光电积分式测色法

光电积分式测色法是模拟人眼的三刺激值特性，采用光电积分效应，直接测量颜色的三刺激值。此方法使用滤光片，对所用的光电探测器的光谱响应进行滤色修正，使它与CIE标准观察者一致。这种测色系统一般都由光源、探测器、数据处理和输出单元等组成。光源多为稳定性光源，多数使用卤钨灯。探测器为三个或四个经过滤色修正的硅光电二极管或光电管。这种测色系统与下面所述的分光式测色系统相比较而言价格低廉，并且适用性广泛，与后者相比更适应工农业生产的需要。

3.分光式测色法

这种方法也是一种基于三刺激值的测量方法，不过这种方法不是不是直接测量颜色的三刺激值，而是测量物体的光谱反射或透射特性，即测量物体的光谱辐度因数或光谱透射比，通过积分计算求得颜色的三刺激值。这种测量方法一般以（5～20）nm的等距波长间隔，在（380～780）nm的波段内测得各波长的光谱反射率。光谱信号采集是单通道（波长）按顺序逐个扫描取得。这决定了它的测量速度较慢。这种测量系统主要由光源、单色器、光电探测器、数据处理和输出装置等组成。光源一般采用稳定性光源（如卤钨灯、氙灯等）；单色器是整个仪器的核心，分为棱镜分光式、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。由于系统的扫描机构和光路复杂，使得整个系统的体积较大，成本也较高，使得它的使用受到很大的局限。

常用白度值计算公式：

1.蓝光白度公式

蓝光白度测量方法比较简单，但它有一定的局限性，只适用于反射光线比较平坦并在蓝光区域可以分辨的产品。其表达式如下：

式中K=100/∑F（λ）△λ，R₄₅₇——样品与标准白板在相同条件下的反射率因数；

F（λ）——蓝光白度测量的总有效光谱特性。造纸工业常用它来评价纸张的白度，称为ISO白度。

2.亨特白度公式

亨特白度公式的表达式如下：

式中

W_H——试样的亨特白度；

L——亨特明度；

a，b——亨特色品指数；测量采用CIEC照明光源，2°视场。

3.甘茨白度公式

甘茨白度是CIE白度委员会在1982年推荐使用的白度公式。其特点是：以物体颜色的三刺激值为依据进行计算，颜色的三刺激值性质决定了白度量值的大小，其白度可以用Y，x，y的线性公式表示：

式中：W——甘茨白度；

Y——三刺激值之一，x、y为样品的色品坐标，xn、yn理想漫反射体的色品坐标，W₁₀、Y₁₀、x₁₀、y₁₀、x_n,10、y_n,10为人眼观察视角在10°视场下的各个参数，将x_n,10=0.3138，y_n,10=0.3309（10°视场D65标准光源下的坐标值）代入下式得：

对于理想漫反射体，W₁₀等于100。

甘茨白度公式经验证其结果与目视评价是一致的，并对不同等级产品白度值差距大，有利于产品的分级。而其他白度公式均存在不足。因此对甘茨（Gans）公式很快得到了共识。国内外很多行业都在积极采用。并制定了相应的国家标准。