颜色测量和测色仪器精选PPT讲稿.ppt

5关于颜色测量和测色关于颜色测量和测色仪器仪器第一页，讲稿共六十五页哦55.1测色方法综述测色方法综述3、分分光光光光度度法法：测测定定物物体体反反射射的的光光谱谱功功率率分分布布或或物物体体本本身身的的反反射射光光度度特特性性，然然后后根根据据光光谱谱测测量量数数据据可可计计算算出出物物体体在在各各种种标标准准光光源源和和标标准准照照明明体体下下的三刺激值。的三刺激值。分光光度法：分光光度法：光谱扫描光谱扫描、同时探测全波段光谱同时探测全波段光谱。(1)光光谱谱扫扫描描法法：利利用用分分光光色色散散系系统统对对被被测测光光谱谱进进行行机机械械扫扫描描，逐逐点点测测出出各各个个波波长长对对应应的的辐辐射射能能量量，由由此达到光谱功率分布的测量。此达到光谱功率分布的测量。特点特点：精度很高，但测量速度较慢。：精度很高，但测量速度较慢。第二页，讲稿共六十五页哦5(2)同时探测全波段光谱法同时探测全波段光谱法：(a)多多光光路路探探测测技技术术：多多光光路路同同时时性性只只在在红红外外波波段段实实现现，在在可可见光区只能部分实现。见光区只能部分实现。(b)多通道探测技术多通道探测技术：即平行探测法。：即平行探测法。优优点点：快快速速、高高效效，大大大大降降低低对对测测量量对对象象和和照照明明光光源源的的时时间间稳稳定定性性要要求求，应应用用快快速速存存取取和和分分组组处处理理，在在时时间间分分辨辨和和光光谱谱分辨两者之间实现有益的兼顾。分辨两者之间实现有益的兼顾。目目前前，国国际际上上作作为为产产品品真真正正用用于于自自动动配配色色的的颜颜色色测测量量系系统都是采用多通道技术统都是采用多通道技术。多通道测色系统的照明光源多通道测色系统的照明光源多通道测色系统的照明光源多通道测色系统的照明光源：脉冲式脉冲式、直流式直流式脉脉冲冲光光源源：接接近近D65的的脉脉冲冲氙氙灯灯、高高光光强强、即即时时精精度度和和重重复性高。复性高。直直流流式式照照明明：色色温温接接近近A光光源源的的卤卤钨钨灯灯，光光源源稳稳定定、短短波波光光强低、影响精度。强低、影响精度。第三页，讲稿共六十五页哦55.2颜色测量原理颜色测量原理5.2.1测色原理测色原理第四页，讲稿共六十五页哦55.2.2测色公式测色公式1、光电积分法、光电积分法2、分光光度法、分光光度法反反射射物物体体透透射射物物体体第五页，讲稿共六十五页哦55.3测色仪器测色仪器5.3.1反射分光光度计反射分光光度计1、照明和观测条件的选择、照明和观测条件的选择根据实际观测物体情况来选择照明和观测条件。根据实际观测物体情况来选择照明和观测条件。举例举例：印染工作者通常要尽力避免镜面反射进入眼睛，大印染工作者通常要尽力避免镜面反射进入眼睛，大多数的测试采用多数的测试采用0/dSPEX(消镜面反射消镜面反射)。计算机配色采用计算机配色采用0/dSPINC在线颜色测量采用在线颜色测量采用0/45和和45/0第六页，讲稿共六十五页哦52、测色分光光度计分类、测色分光光度计分类(1)按照明受光的几何条件按照明受光的几何条件多色漫射照明多色漫射照明积分球的多色照明方式快速扫描型分光光度计积分球的多色照明方式快速扫描型分光光度计第七页，讲稿共六十五页哦5(1)按照明受光的几何条件按照明受光的几何条件单色漫射照明单色漫射照明用积分球的单色照明方式的测定系统用积分球的单色照明方式的测定系统第八页，讲稿共六十五页哦5(2)按照明光源种类按照明光源种类单独采用卤素钨丝灯单独采用卤素钨丝灯卤素钨丝灯与滤色镜结合，卤素钨丝灯与滤色镜结合，氙闪光灯氙闪光灯氙快速弧光灯。氙快速弧光灯。(3)按比较用白色标准按比较用白色标准绝对反射率白板、绝对反射率白板、计算机贮存的标准白板计算机贮存的标准白板(4)按对镜面反射光的措施按对镜面反射光的措施光泽吸收阱切断镜面反射光、计算方法去除。光泽吸收阱切断镜面反射光、计算方法去除。(5)按分光元件按分光元件衍射光栅、干扰滤色镜、连续干扰滤色镜衍射光栅、干扰滤色镜、连续干扰滤色镜(6)按入射光束按入射光束：单光束、双光束。：单光束、双光束。第九页，讲稿共六十五页哦53、现代分光光度计的特点、现代分光光度计的特点（1）测色和计算速度快）测色和计算速度快20世纪世纪30年代一只样品测色需年代一只样品测色需2分钟分钟以上，以上，20世世纪纪80年年代代初初Macbeth公公司司的的2020光光栅栅分分光光型型测测色色只要只要3秒钟秒钟，瑞瑞士士Datacolor公公司司DC3520R分分光光光光度度计计采采用用连连续续干干涉涉滤滤色色片片分分光光，测测定定时时间间包包括括计计算算需需6秒秒钟钟，而而到到80年年代代末末采采用用闪闪光光氙氙灯灯作作为为光光源源，每每只只颜颜色色只只需需测色一次时间少于测色一次时间少于0.3秒秒，90年年代代，该该公公司司的的3881Texflash型型、DC3890型型、ELrepho2000A型型、脉脉络络式式分分光光光光度度计计、Mixflash型型等测色时间仅需等测色时间仅需0.1秒秒。第十页，讲稿共六十五页哦5（2）测色精确度和准确度高）测色精确度和准确度高一一台台分分光光光光度度计计精精确确度度和和准准确确度度与与该该仪仪器器的的分光方式、光谱范围、波长间隔等有关。分光方式、光谱范围、波长间隔等有关。10年年前前所所用用的的测测色色仪仪器器其其波波长长间间隔隔多多在在5nm、10nm、20nm，至至今今瑞瑞士士Datacolor公公司司的的产产品品波波长长间间隔隔已已达达0.8nm。可可以以从从仪仪器器的的稳稳定定性性即即短短期期或或长长期期的的重重现现性来加以考核，性来加以考核，过去反射率达过去反射率达0.2，现达，现达0.010.02。第十一页，讲稿共六十五页哦5（3）测色功能多样化）测色功能多样化现现代代分分光光光光度度计计多多与与计计算算机机配配套套应应用用，均均具具有有很很广广的的应应用范围，用范围，测测色色对对象象可可包包括括有有光光泽泽和和无无光光泽泽的的。例例如如纤纤维维、织织物物、塑塑料、油漆、陶瓷、纸张等，料、油漆、陶瓷、纸张等，能进行能进行镜面镜面和和非镜面非镜面测定。测定。不不论论是是散散射射性性的的，反反光光性性的的，透透明明性性的的，遮遮盖盖性性的的，荧荧光光性性的的等等等等表表面面均均不不受受限限制制，还还可可进进行行色色差差、白白度度等等计计算算，各各种计算公式可任意选择或配制。种计算公式可任意选择或配制。测色条件诸如测色条件诸如光源、视场、分光间隔等均可变化光源、视场、分光间隔等均可变化。有的仪器有的仪器正、逆向正、逆向(多色光和单色光照明多色光和单色光照明)均可测定；均可测定；反射、透射反射、透射皆可应用。皆可应用。有有的的仪仪器器如如瑞瑞士士MCS能能用用于于大大型型物物体体(汽汽车车)或或不不可可裁裁割割物物体体的颜色测量。的颜色测量。第十二页，讲稿共六十五页哦5（4）操作的简便性）操作的简便性现现代代测测色色用用分分光光光光度度计计的的测测色色操操作作过过程程，自自始始至至终终是是自自动动进进行行，包包括括仪仪器器标标准准、波波长长间间隔隔的的调调整整、测测色色条条件件改改变变、反反射射率率换换算算、各各种种测测色色计计算算、读读数数和和输输出出，而而且且大大多多数数测测色色系系统统均均配配有有荧荧光光屏屏输输出出输输入入终终端端或或荧荧光光屏屏和和打打印印装装置置结合终端。结合终端。此此外外国国际际上上现现在在广广泛泛使使用用的的传传递递标标准准是是完完全全漫漫反反射射体体上上标标定定的的绝绝对对值值，计计算算机机能能将将绝绝对对反反射射值值予予以以存存储储，并并用用来来标标定定仪仪器器，从从而而保保证证仪仪器在标准状态下工作器在标准状态下工作。第十三页，讲稿共六十五页哦5（5）闪光双光束分光光度计）闪光双光束分光光度计测测量量角角度度依依不不同同的的结结构构表表面面而而定定，如如专专为为纺纺织织品品、纸纸张张设计设计d8o，d0漫射零度；漫射零度；以以闪闪光光氙氙灯灯作作光光源源，每每个个颜颜色色用用闪闪光光测测色色只只需需一一次次；样样品品的的反反射射光光及及光光源源光光线线在在瞬瞬时时闪闪光光被被接接受受，同同时时分分光光，同时以整列接收器作光线强度测定及对比同时以整列接收器作光线强度测定及对比(双光束双光束)；用用滤滤色色片片调调节节光光源源中中的的紫紫外外部部分分能能量量，模模拟拟日日光光，克克服服氙灯老化，有利于荧光样品测量；氙灯老化，有利于荧光样品测量；可依用途更换滤光片装置；可依用途更换滤光片装置；垂直测量避免了积分球沾污，符合人体运动原理；垂直测量避免了积分球沾污，符合人体运动原理；冷态测色防止了温度升高影响测色准确；冷态测色防止了温度升高影响测色准确；无运动部件，避免了机械磨损，不会产生故障；无运动部件，避免了机械磨损，不会产生故障；勿需空气冷却装置，因为是不发热设计；勿需空气冷却装置，因为是不发热设计；样品测定面积可连续调整。样品测定面积可连续调整。第十四页，讲稿共六十五页哦54、测色分光光度计的测色方法、测色分光光度计的测色方法利用已知标准白板的绝对反射率定标利用已知标准白板的绝对反射率定标测定样品的反射率测定样品的反射率()或透射率或透射率()计算求得三刺激值和色度坐标计算求得三刺激值和色度坐标测量及计算的内容测量及计算的内容：绝对反射率值绝对反射率值()或绝对透射率值或绝对透射率值()；吸收率吸收率lg()；K()/S()函数值；函数值；绝对反射率的平均值；三刺激值绝对反射率的平均值；三刺激值X、Y、Z；色度坐标色度坐标x、y；均匀颜色空间；均匀颜色空间L*、a*、b*；表色值表色值C*、h，色差，色差 E、L*、C*、H*、h以及其他一系列可以计算的扩展数值。以及其他一系列可以计算的扩展数值。第十五页，讲稿共六十五页哦5Spectrophotometry reflector source slit collimator dispersing element collimatorslit sample detector read out第十六页，讲稿共六十五页哦5Spectrophotometry a double-beam instrument 第十七页，讲稿共六十五页哦5JFY-QS色彩分析仪光路图色彩分析仪光路图第十八页，讲稿共六十五页哦5l、样品摆放台、样品摆放台2、测量孔径、测量孔径3、积分球、积分球4、紫外光调整、紫外光调整5、量度光度纤维、量度光度纤维6、光源控制仪、光源控制仪7、微处理器、微处理器8、电子界面、电子界面9、参考光度纤维、参考光度纤维10、电源、电源11、单色仪、单色仪12、控制闪光装置、控制闪光装置瑞士瑞士Datacolor3890测色原理图测色原理图第十九页，讲稿共六十五页哦5GESpectrophotometer第二十页，讲稿共六十五页哦5Diano-MatchScanSpectrophotometer第二十一页，讲稿共六十五页哦5HunterD54P-5Spectrophotometer第二十二页，讲稿共六十五页哦5ZeissDMC-26Spectrophotometer第二十三页，讲稿共六十五页哦5MINOLTACM-1000第二十四页，讲稿共六十五页哦5MabethMS-2000Spectrophotometer第二十五页，讲稿共六十五页哦5MabethColor-Eye3000Spectrophotometer第二十六页，讲稿共六十五页哦5MabethColor-Eye7000A(双光束结构）双光束结构）第二十七页，讲稿共六十五页哦55、常用分光光度计、常用分光光度计型号型号光学结构光学结构测量孔测量孔尺寸尺寸mm波长范围波长范围/间隔间隔色度色度重复性重复性光范围光范围/分辨率分辨率Texflash-2000d/0,脉脉冲冲氙氙灯灯双双光光束束,128单单元元SPD-400700nm0.03 ECIELAB-SF-600PLUSd/8,脉脉冲冲氙氙灯灯双双光光束束,128单单元元SPDSCI/SCE 2.5 5.0 26360700nm/10,5nm0.01 ECIELAB0200%MF-200d(便搬式便搬式)d/8,脉冲氙灯脉冲氙灯128单元单元SPD 18400700Nm/10nm0.05 ECIELAB0200%瑞士瑞士Datacolor公司公司第二十八页，讲稿共六十五页哦5美国美国X-Rite公司公司型号型号光学结构光学结构测量孔测量孔尺寸尺寸mm波波长长范范围围/间隔间隔色度色度重复性重复性光光度度范范围围/分辨率分辨率SP-68便携式便携式d/8,卤钨灯卤钨灯f16 8 4400700nm/10nm0.05 E*ab0200%SP-88便携式便携式d/8,充气钨丝灯充气钨丝灯蓝区增强蓝区增强SPDSCI/SCE 8400700nm/10nm0.0 E*ab0200%第二十九页，讲稿共六十五页哦56、分光光度计测色数据处理及标准、分光光度计测色数据处理及标准（1）测色数据处理）测色数据处理1949年年Hardy发发明明一一种种与与波波长长指指示示器器一一起起用用照照明明体体A、B、C的的简简单单手手控控积积分分仪仪，还还对对他他的的分分光光光光度度计连接上三种机械加法器，以便自动完成求和。计连接上三种机械加法器，以便自动完成求和。1960年年早早期期在在分分光光光光度度计计上上接接上上常常规规的的图图表表和和磁磁带带穿穿孔孔机机，以以便便于于反反射射率率值值能能输输入入到到能能应应用用加加权权坐标法的离线计算机。坐标法的离线计算机。1969年年为为了了在在17种种波波长长下下每每种种反反射射率率的的模模拟拟等等值值能能自自动动进进入入计计算算机机，分分光光光光度度计计对对接接了了模模拟拟计计算算机机，同同年年美美国国VA(Varian Associates)和和英英国国ICS(InstrumentalColourSystems)分分别别对对接接分分光光光光度度计计到到数数字字计计算算机机上更利于模拟。上更利于模拟。第三十页，讲稿共六十五页哦5（1）测色数据处理）测色数据处理20世世纪纪70年年代代初初用用小小型型微微机机取取代代了了大大体体积积计计算算机机。70年年代代中中期期计计算算机机不不仅仅用用来来处处理理数数据据和和计计算算各各种种色色度度值值，而而且且用用来来自自动动控控制制仪仪器器的的驱驱动动和和校校正正，可可以以贮贮存存各各种种程程序序和和数数据据，其其输输出出输输入入通通讯讯设设备备效效率率提提高而大大便于操作。高而大大便于操作。现现代代分分光光光光度度计计三三刺刺激激值值只只需需按按下下测测量量按按钮钮，在在零点几秒之内就可以得到。零点几秒之内就可以得到。微微机机的的出出现现并并非非一一概概有有利利，如如分分光光光光度度计计与与微微机机连连接接，意意味味着着测测试试选选择择被被限限制制，同同时时数数据据和和程程序序差差错错很很难难检检查查出出来来并并消消除除，若若需需改改动动程程序序则则常常常常会会带带来来意意想不到的后果。想不到的后果。第三十一页，讲稿共六十五页哦5（2）数字标准和物理标准）数字标准和物理标准a数数字字标标准准：物物理理标标准准即即使使贮贮藏藏在在标标准准状状态态下下，在在应应用用时时也也不不可可避避免免地地产产生生变变化化，而而现现代代分分光光光光度度计计从从长长远远目目标标考考虑虑到到标标准准的的精精确确性性而而使使度度量量标标准准成成为为可可行行，如如同事先准备一样，是贮存数据标准而非重新测量标准。同事先准备一样，是贮存数据标准而非重新测量标准。b物理标准物理标准：1965年年英英国国染染色色工工作作者者协协会会颜颜色色测测量量委委员员会会推推荐荐了了英英国国陶陶瓷瓷协协会会的的瓷瓷板板（BCRA瓷瓷板板）作作为为各各种种颜颜色色中中产产生生的一组绝对永久的物理标准。的一组绝对永久的物理标准。1968年年1000套套(每每套套12块块)标标准准瓷瓷板板，由由英英国国国国立立物物理理研研究究所所或或由由美美国国Hemmnendinger研研究究所所提提供供光光谱谱反反射射率率和和色色度度值值，作作为为相相对对于于专专业业标标准准的的偏偏差差评评定定方方法法予予以以销销售售。经经验验显显示示该该瓷瓷板板用用于于监监测测仪仪器器之之间间的的差差异异，对对黄黄、栗栗、深深蓝蓝最最有效。有效。第三十二页，讲稿共六十五页哦5b物理标准：物理标准：1983年年彩色瓷板标准彩色瓷板标准II型型(两对色差瓷板两对色差瓷板):一对表示光谱完全不同的色差，一对表示光谱完全不同的色差，一对更复杂，表示非同色异谱色差。一对更复杂，表示非同色异谱色差。NBS Standard Reference Material 21012105滤滤色色片片组组是是一一种种专专门门用用来来检检验验分分光光光光度度计计透透射射色色的的标标准准玻玻璃璃板板，每每组组由由红红、黄黄、绿绿、蓝蓝、中中性性灰灰5种种玻玻璃璃板板组组成成，由由美美国国国国家家标标准准局局提提供供光光谱谱透透射射率率及及色色度度值值，给给出出的的三三刺刺激激值值都都是是在在CIE标标准准照照明明体体下下测测试试的的，并并给给出出了了因因某某些些误差因素而引起的三刺激值的变化。误差因素而引起的三刺激值的变化。第三十三页，讲稿共六十五页哦55.3.2光电测色仪器光电测色仪器光电积分测色仪光电积分测色仪：直接测量色源的三刺激值和色度：直接测量色源的三刺激值和色度光光电电积积分分测测色色仪仪器器最最初初称称为为三三刺刺激激色色度度计计，是是由由亨亨特特在在20世世纪纪40年年代代初初，以以“NBS”为为色色差差单单位位，在在、均均匀匀色色坐坐标标体体系系的的基基础础上上而而开开发发的的相相应应光光电电测测色色仪仪器器，并并于于1950年年制制造造和销售。不久又开发了和销售。不久又开发了Hunter-Lab体系的光电色差计。体系的光电色差计。色差仪：色差仪：指在光电测色仪上再附加上计算色差的机能。指在光电测色仪上再附加上计算色差的机能。光光电电积积分分测测色色仪仪原原理理：光光电电测测色色仪仪是是仿仿照照人人眼眼红红、绿绿、蓝蓝三个基本颜色色觉的原理而制成的。三个基本颜色色觉的原理而制成的。模拟人眼方法：人眼色觉模拟人眼方法：人眼色觉=光电二极管光电二极管+滤色器滤色器三三块块滤滤色色镜镜能能符符合合人人眼眼的的色色觉觉程程度度，这这种种相相互互一一致致的的条件称为条件称为卢瑟条件卢瑟条件，是决定光电测色仪功能的重要因素。，是决定光电测色仪功能的重要因素。第三十四页，讲稿共六十五页哦51、卢瑟条件及修正、卢瑟条件及修正（1）卢瑟条件）卢瑟条件在在D光源照射下物体三刺激值光源照射下物体三刺激值标准光源标准光源A照射物照射物体接收器上电光流体接收器上电光流式中式中()为滤色片的光谱为滤色片的光谱透射率，透射率，()为光电元件为光电元件的光谱灵敏度。的光谱灵敏度。则测色仪的总灵敏度特性与则测色仪的总灵敏度特性与CIE规定的标准观察者规定的标准观察者一致，一致，IX=X，Iy=Y，IZ=Z。卢瑟条件：卢瑟条件：第三十五页，讲稿共六十五页哦5（2）卢瑟条件的修正）卢瑟条件的修正光电测色仪光电测色仪光电测色仪光电测色仪：三元件式三元件式、四元件式四元件式。制制作作最最困困难难是是与与人人的的色色感感觉觉相一致的红色传感器。相一致的红色传感器。X刺刺激激值值分分布布曲曲线线有有两两个个峰峰值值。要要制制造造具具有有这这种种透透过过特特性性的的滤滤色色镜镜很很不不容容易易。所所以以一一般般用用两两个个滤滤色色镜镜来来代代替替。为为了了使使结结构构简简单单，蓝蓝原原色色刺刺激激值值(Z)光光谱谱分分布布比比滤滤色色镜镜所所测测定定的的值值缩缩小小约约14，再再加加上上红红色色光光谱谱分布的一部分。分布的一部分。正常色觉者正常色觉者(实线实线)和偏色觉和偏色觉者者(虚线虚线)的色感觉光谱分布的色感觉光谱分布第三十六页，讲稿共六十五页哦5最常用的修正方法最常用的修正方法预预先先准准备备颜颜色色稳稳定定的的若若干干颜颜色色板板作作为为标标准准色色，用用最最接接近近试试样样颜颜色色的的色色板板进进行行测测定定，根根据据光光电电测测色色仪仪的的测测定定值值与与用用分分光光光光度度计计预预先先求求得得的的标标准准差差值值而而进进行行修修正正，但但是是这这样样操操作作很很复复杂杂，因因此此一一般般在在用用光光电电测测色色仪仪制制定定标标准准色色板板时时，都都调调整整仪仪器器本本身身，使使测测定定值值与与分分光光光光度度计计测测色色值值X、Y、Z相相一一致致，采采用用这这种种方方法法每每当当颜颜色色改改变变时时，就就要要进进行行一一次次仪仪器器的调整工作也很麻烦。的调整工作也很麻烦。然然而而在在光光电电测测色色仪仪中中接接上上专专用用计计算算机机，预预先先准准备备在在各各种种波波段段中中修修正正卢卢瑟瑟条条件件的的程程序序，可可使使工工作作效效率率提提高高，复复杂杂程程度度减减少少，同同时时将将各各个个滤滤色色镜镜进进行行修修正正，改改为为将将三三块块滤滤色色镜镜所所输输出出的的数数据据进进行行一一次次结结合合计计算算，并并将将结结果果进进行行统统计计处处理理可可改改进进修修正正精精度，即使如此，修正后仍有在理论上不可避免的差异。度，即使如此，修正后仍有在理论上不可避免的差异。第三十七页，讲稿共六十五页哦52、光源和照明受光几何条件、光源和照明受光几何条件光电测色仪大多是用光电测色仪大多是用45o/0o。光光电电测测色色仪仪使使用用白白板板进进行行100修修正正，然然而而白白板板的的校校正正值值是是用用积积分分球球式式分分光光光光度度计计进进行行测测色色的的。由由于于受受光光的的几几何何条条件件不不相相等等，导导致致光光电电测测色仪的精度降低。色仪的精度降低。第三十八页，讲稿共六十五页哦5两种测色仪的测色值比较两种测色仪的测色值比较色卡色卡光电测色仪光电测色仪MinoltaCR-100分光光度仪分光光度仪MacbethMS-2000XYZXYZ5R6430.0627.8823.4231.7029.1325.555YR6428.1526.9815.9228.9027.2416.895Y6427.0728.0613.7327.3428.5114.585GY6423.9027.7715.2824.7528.4716.075G6422.0428.2625.2823.5129.9625.555B6421.2826.1037.0923.7628.7738.855PB6424.1726.2540.1126.8829.1042.885P6428.1727.2526.2930.2029.2738.995RP6432.4829.9029.4134.2831.5131.60第三十九页，讲稿共六十五页哦5要解决上述问题要做到下述几点：要解决上述问题要做到下述几点：(1)45o入射和入射和0o反射的测色几何条件近似于目测，反射的测色几何条件近似于目测，只要能准确调整卢瑟条件，光电测色还是能只要能准确调整卢瑟条件，光电测色还是能接近于理想的。接近于理想的。(2)若测色数据用于计算机配色，可将色样和试若测色数据用于计算机配色，可将色样和试染织物同时测色，再通过计算机修正计算予染织物同时测色，再通过计算机修正计算予以缩小。以缩小。(3)对修正计算后的试样进行试染。对修正计算后的试样进行试染。第四十页，讲稿共六十五页哦53、光电测色仪介绍、光电测色仪介绍（1）DCM-3DCM-3型数字测色色差计的构成型数字测色色差计的构成型数字测色色差计的构成型数字测色色差计的构成数数字字测测色色色色差差计计由由光光电电源源、探探测测器器、主主机机计计算算机机、打打印印机机、标标准准色色板板和和测测试试附附件件组组成成。探探测测器器采采用用450的的照照明明观观察察方方法法，以以单单光光源源、双双光光束束及及非非球球面面镜镜和和螺螺纹纹透透镜镜的的结结构构，同同时取半球面反射辐射的原理，使各接受器获得均匀的信号。时取半球面反射辐射的原理，使各接受器获得均匀的信号。（2 2）其他光电测色仪介绍）其他光电测色仪介绍）其他光电测色仪介绍）其他光电测色仪介绍目目前前用用于于光光电电测测色色的的测测色色仪仪有有多多种种，北北京京理理工工大大学学研研制制的的FS-100FS-600型型便便携携式式色色差差计计就就是是其其中中之之一一。其其国国外外同同类类仪仪器器有有：日日本本日日电电公公司司P6R-100DP型型，美美能能达达公公司司CR-100型、型、CR-200型，美国亨特实验室型，美国亨特实验室D25-PC2型等。型等。第四十一页，讲稿共六十五页哦5光电测色仪特征及主要技术规格光电测色仪特征及主要技术规格：标准照明体标准照明体：输出：输出D65、10o视场下的色度值视场下的色度值色差色差 E：HunterLab、L*a*b*、L*、C*、H*准确度：准确度：X、Y 1.5；x、y 0.02重复性：重复性：E*ab0.15测色面积：测色面积：20mm、24mm、两种、两种照明探测方式：照明探测方式：FS-100型型0d、FS-200型型045FS-300型型30o照明同轴探测照明同轴探测FS-400型型d0、FS-500型型450FS-600型透射色差计型透射色差计(测量厚度测量厚度1040mm)工作电源：工作电源：AC220V l050Hz 3第四十二页，讲稿共六十五页哦55.3.3光密度计光密度计光光密密度度计计非非常常类类似似与与光光电电测测色色仪仪，主主要要差差别别在在于于接接收收系系统统的的总总光光谱谱灵灵敏敏度度不不符符合合CIE规规定定的的标准观察者光谱三刺激值标准观察者光谱三刺激值。尽尽管管光光密密度度计计测测得得的的值值不不是是CIE标标准准观观察察者者观观察察到到的的颜颜色色，但但它它仍仍在在产产品品生生产产过过程程及及材材料料质量控制中非常合适和有用的仪器。质量控制中非常合适和有用的仪器。光密度计标准：光密度计标准：D（s；g：g；s）例如：例如：DR（3000K；0o5o：45o5o,V）表表示示用用一一色色温温为为3000K的的光光源源正正入入射射样样品品，以以45o眼眼睛睛观观察察反反射射光光密密度度，下下标标R指指测测量量反反射射光密度。光密度。第四十三页，讲稿共六十五页哦5光密度计分类：光密度计分类：反射、透射、反射和透射反射、透射、反射和透射反射测量反射测量：建议采用：建议采用45/0照明和观测条件。照明和观测条件。应应应应用用用用：彩彩色色密密度度术术主主要要应应用用于于照照相相业业和和图图片片艺艺术术品品印印刷刷业业产产品品的的加加工工及及生生产产质质量量控控制制。例例如如反反射射和和透透射射印印刷刷品品晒晒印印曝曝光光量的计算和控制。量的计算和控制。透射测量透射测量：有两种照明和观测条件：有两种照明和观测条件：（1）漫漫射射，即即照照明明是是准准直直的的并并正正入入射射样样品品表表面面，以以半半球球面面来来接收；接收；（2）镜镜向向，即即入入射射和和透透射射光光被被限限制制在在一一小小锥锥角角内内，锥锥角角大大小要详细说明。例如小要详细说明。例如f/4.5或或f/1.6等。等。在在图图片片艺艺术术品品印印刷刷中中，光光密密度度计计用用于于印印刷刷机机的的质质量量控控制制，用用它它可可评评价价最最后后的的印印刷刷图图象象，确确定定在在制制版版时时蒙蒙片片修修正正的的要要求求等等。随随着着现现代代固固体体接接收收系系统统的的灵灵敏敏度度和和稳稳定定度度的的提提高高，光光密密度度计计已已能进行在线测量。能进行在线测量。第四十四页，讲稿共六十五页哦55.4荧光测量荧光测量5.4.1荧光材料荧光材料1、荧光增白剂、荧光增白剂目前荧光增白剂广泛地用于纸张、纺织物、塑目前荧光增白剂广泛地用于纸张、纺织物、塑料等方面以提高它们在可见光谱蓝区的反射比。料等方面以提高它们在可见光谱蓝区的反射比。荧光增白剂本身并不是白色的，它对色调的影响是荧光增白剂本身并不是白色的，它对色调的影响是由于在近似白色的物体中添加了可见光谱蓝光区的荧由于在近似白色的物体中添加了可见光谱蓝光区的荧光发射而产生的目视增白效果。光发射而产生的目视增白效果。我们定义染料荧光的我们定义染料荧光的CIE三刺激值之和为三刺激值之和为有效有效荧光荧光，而增白效果则正比于有效荧光。此时有效荧，而增白效果则正比于有效荧光。此时有效荧光可以作为增白本领的度量。光可以作为增白本领的度量。第四十五页，讲稿共六十五页哦5三种浓度的荧光增白剂典型的吸收谱三种浓度的荧光增白剂典型的吸收谱和其中一种浓度的发射谱曲线和其中一种浓度的发射谱曲线第四十六页，讲稿共六十五页哦52、荧光染料、荧光染料荧荧 光光 染染 料料是是染染料料的的一一种种，它它吸吸收收可可见见光光和和近近紫紫外外辐辐射射的的能能量量后后又又发发射射波波长长不不同同的的可见光。可见光。为吸收谱，为吸收谱，为发射谱为发射谱若丹明溶液的吸收和发射光谱若丹明溶液的吸收和发射光谱第四十七页，讲稿共六十五页哦55.4.2荧光材料的测量荧光材料的测量1、总光谱辐亮度因数、总光谱辐亮度因数总光谱辐亮度因数是在多色光照明下，来自荧光物体总光谱辐亮度因数是在多色光照明下，来自荧光物体表面的反射和发射的辐亮度与在相同照明观测条件下非表面的反射和发射的辐亮度与在相同照明观测条件下非荧光参考样品的反射辐亮度之比。荧光参考样品的反射辐亮度之比。CIE于于1977年正式定义其为年正式定义其为“相对辐亮度相对辐亮度”或或“光谱辐亮光谱辐亮度因数度因数”，表达式如下：，表达式如下：T()=S()+L()式中式中 T()为波长为波长 处的总光谱辐亮度因数处的总光谱辐亮度因数；S()为波长为波长 处处反射辐亮度因数反射辐亮度因数(介质反射的辐亮度与在相同辐照条件下完介质反射的辐亮度与在相同辐照条件下完全反射漫射体的辐亮度之比全反射漫射体的辐亮度之比)；L()为波长为波长为波长为波长 处的荧光辐亮处的荧光辐亮处的荧光辐亮处的荧光辐亮度因数度因数度因数度因数(介质荧光的辐亮度与在相同辐照条件下完全反射介质荧光的辐亮度与在相同辐照条件下完全反射漫射体的辐亮度之比漫射体的辐亮度之比)。第四十八页，讲稿共六十五页哦5光谱辐亮度因数又可表示为光谱辐亮度因数又可表示为 T()=S()t()+F()/S()r()=t()+F()/S()式中：式中：t()为样品的真实光谱反射比为样品的真实光谱反射比 r()为参考标准的光谱反射比为参考标准的光谱反射比(设设 r()=1)F()为样品的真实荧光光谱发射率为样品的真实荧光光谱发射率S()为所用光源的光谱辐亮度为所用光源的光谱辐亮度 L()=F()S()在测量样品的总光谱辐亮度因数时应使用漫射光照在测量样品的总光谱辐亮度因数时应使用漫射光照明，样品法线和观测方向夹角不应超过明，样品法线和观测方向夹角不应超过10o，即，即d0条件，反射比条件，反射比 t()用辐亮度因数用辐亮度因数 S()代替。代替。第四十九页，讲稿共六十五页哦5真实荧光光谱发射率真实荧光光谱发射率在光源在光源S()照明下，样品吸收的总的量子数为照明下，样品吸收的总的量子数为N，其真实，其真实荧光光谱发射率为荧光光谱发射率为F()。如果用另一个光源如果用另一个光源S*()照明样品，吸收的量子数为照明样品，吸收的量子数为N*，则真，则真实荧光光谱发射率为：实荧光光谱发射率为：F*()=(N*N)F()荧光通量的光谱功率分布仅仅与荧光样品的发射光谱有荧光通量的光谱功率分布仅仅与荧光样品的发射光谱有关，而发光强度却与两个参数有关：关，而发光强度却与两个参数有关：材料的荧光量子产出率；材料的荧光量子产出率；材料吸收用来激发荧光的总光子数。材料吸收用来激发荧光的总光子数。荧光材料测量方法荧光材料测量方法：根据定义进行的直接测量法根据定义进行的直接测量法，此时照明光源的光谱功率分布，此时照明光源的光谱功率分布必须标准化并且要仔细控制；必须标准化并且要仔细控制；分别测量分别测量 S()和和 L()，然后根据光谱功率分布把它们结合然后根据光谱功率分布把它们结合起来。起来。第五十页，讲稿共六十五页哦52、总光谱辐亮度因数测量、总光谱辐亮度因数测量测量总光谱辐亮度因数的光学系统测量总光谱辐亮度因数的光学系统d/0第五十一页，讲稿共六十五页哦52、总光谱辐亮度因数测量、总光谱辐亮度因数测量测量总光谱辐亮度因数的光路测量总光谱辐亮度因数的光路(0/45)第五十二页，讲稿共六十五页哦5测量举例：测量举例：曲线曲线1：含有荧光增白别样品的总辐亮度因数：含有荧光增白别样品的总辐亮度因数曲线曲线2：该样品的普通反射比：该样品的普通反射比曲线曲线3：该样品的荧光发射：该样品的荧光发射曲线曲线4：某非荧光白色样品的总辐亮度因数和反射比：某非荧光白色样品的总辐亮度因数和反射比总光谱辐亮度总光谱辐亮度因数与普通光因数与普通光谱反射比谱反射比第五十三页，讲稿共六十五页哦5白白色色荧荧光光塑塑料料样样品品的的总总光光谱谱辐辐亮亮度度因因数数与与普普通通反反射射比比曲线曲线l：总光谱辐亮度因数：总光谱辐亮度因数曲线曲线2：普通反射比：普通反射比曲线曲线3：荧光辐亮度因数：荧光辐亮度因数第五十四页，讲稿共六十五页哦53、变量分离法测量、变量分离法测量（1）双单色仪法）双单色仪法系统主要组成部分：系统主要组成部分：激发单色仪激发单色仪传播光路传播光路样品支架样品支架分析单色仪分析单色仪该该装装置置可可测测量量在在单单色色辐辐照照和和单单色色接接收收条条件件下下的的荧荧光光发发射射、激激发发或或吸吸收收谱谱及及光光谱谱反反射射因因数数。通通常常是是用用45/0条条件件，但但也也可可使使用用积积分分球球。对对该该系系统统的的唯唯一一要要求求是是分分析析单单色色仪仪的的带带宽宽要要保保证证不不大大于于辐辐照照单单色色仪仪的的带带宽宽，以便排除系统中的荧光发射。以便排除系统中的荧光发射。第五十五页，讲稿共六十五页哦5双单色仪可用于测量任何荧光样品的真实反射辐双单色仪可用于测量任何荧光样品的真实反射辐亮度因数、真实荧光谱和真实激发谱。亮度因数、真实荧光谱和真实激发谱。双单色系统测量结果举例双单色系统测量结果举例1、发射谱；、发射谱；2、激发谱；、激发谱；3、反射辐亮度因数、反射辐亮度因数第五十六页，讲稿共六十五页哦5荧光材料的色度学计算荧光材料的色度学计算双单色仪测量数据可用于计算荧光量子产出双单色仪测量数据可用于计算荧光量子产出绿、反射分量和荧光分量的三刺激值及其他色绿、反射分量和荧光分量的三刺激值及其他色度学参数，例如白色样品的白度等。度学参数，例如白色样品的白度等。荧光材料的色度学计算的公式荧光材料的色度学计算的公式：式中：式中：Ti为总的三刺激值为总的三刺激值X、Y、Z S()为反射辐亮度因数为反射辐亮度因数S()为照明体的光谱功率分布为照明体的光谱功率分布ti()为为CIE光谱三刺激值光谱三刺激值F()为样品的真实荧光发射为样品的真实荧光发射(和光源无关和光源无关)K为归一化常数。为归一化常数。第五十七页，讲稿共六十五页哦5由上式及分离的变量计算出的色度值，由上式及分离的变量计算出的色度值，应该与由总光谱辐亮度因数测量得到的色度应该与由总光谱辐亮度因数测量得到的色度值相等，条件是设测量时所用的光源非常近值相等，条件是设测量时所用的光源非常近似于方程中的似于方程中的S()。由总光谱辐亮度因数计算色度学参数时由总光谱辐亮度因数计算色度学参数时方程方程：式中式中 T()为当所用光源非常接近于计算色度为当所用光源非常接近于计算色度学参数所用光源学参数所用光源S()时的总光谱辐亮度因数时的总光谱辐亮度因数；Ti、K、S()、ti()定义同前。定义同前。第五十八页，讲稿共六十五页哦5（2）测量每一单色入射光引起）测量每一单色入射光引起的全部荧光光谱功率分布的全部荧光光谱功率分布用这个方法可以获得许多荧光光谱功率分用这个方法可以获得许多荧