光电积分法测色原理是怎样的?光电积分法不是测量各个波长的色刺激值,而是在整个测量波长区间内,对被测颜色光能量进行一次性积分测量,得到三刺激值,再计算出样品的色品坐标等参数。本文对光电积分法测色原理及测色仪器类型做了介绍,感兴趣的朋友可以了解一下!
将探测器匹配成x(λ)、y(λ)、z(λ),也就是使探测器的光谱响应分别与x(λ)、y(λ)、z(λ)相一致,则这样的测试仪器就可以直接测量获得色品坐标等颜色参数,称为积分法。
被测入射光被测通过三组滤光片组F照射在光电探测器D上,三组滤光片用于校正光电探测器光谱响应使之与色度函数相匹配,设滤光片组对某一波长为入的光的透射率分别为τx(λ)、τy(λ)和τz(λ),光电探测器对某一波长光的响应为R(λ),通过调整滤光片组透射率,使τ(λ)·R(λ)分别与标准色度函数相匹配,若入射光的光谱分布函数为φ(λ),则光电探测器输出的测量值为对φ(λ)·τ(λ)· R(λ)按波长积分,如果τ(λ)· R(λ)与标准色度函数相匹配,便可得到被测对象的三刺激值,设光电探测器输出的测量值分别为Xn、Yn和Zn光电积分法测量原理可用下式表达。
光电积分法一般采用的仪器是三刺激值色度计。三刺激值色度计又称光电色度计,我们已经知道色度计是通过滤波片对色光进行滤光后直接进行积分测量得到三刺激值X、Y、Z的设备,一般色度计由照明系统,光度系统,接收系统,控制与处理系统组成。色度计中,最重要的部分是滤色器,常见的滤色器现在一般选用性能稳定的有色玻璃来实现,通过几种有色玻璃的串联或并联来实现。
仪器的照明和观测条件为0/d。光束经过准直系统和45度角到达反射样品表面,由积分球收集被样品反射的反射光通量。积分球内壁一般使用Mg0或是BaS04的中性漫反射白色涂料。XYZ三个带有滤色器的探讨在积分球壁上的三个探测孔同时接收。对透射样品,在反射样品位置放置一标准白板,即可得到透射样品的色品坐标及三刺激值。标准白板及标准色板同时也可以作为仪器定标,校准的工具,可以提高色度仪的精度。光探测器为硅光电二极管或光电倍增管,一般采用有色玻璃构造滤光片对探测器的相对光谱灵敏度进行修正。
修正方法为:结合照明光源的相对光谱分布和探测器的相对光谱灵敏度,计算出所需滤光片的相对光谱透过率。使仪器的相对光谱响应与标准色度观察者光谱三刺激值函数x(λ)、y(λ)、z(λ)相同。仪器的相对光谱灵敏度决定了仪器的性能。
但是由于有色玻璃的品种有限、加工工艺和过程比较复杂,所以滤光片往往存在一定程度的光谱匹配误差,使得仪器相对光谱响应与CIE标准色度观察者光谱三刺激值函数之间有较大偏差,尤其在测量不同样品的颜色时存在较大误差。
所以,光电积分式测色仪器在仪器性能上存在一定局限性,但是其成本相对较低,在一些对颜色数据绝对精度要求不高,或测试样品的色调比较单一的应用领域还有普遍的应用,大多应用于对产品的品质监测中。
色差计主要包括测头、数据处理器(含显示器及打印机)、直流电源及附件四部分。色差仪测头由照明光源,滤色器,硅光电池,隔热玻璃,凸透镜,导光筒,挡板,积分球等组成。其中:
1)积分球是测色仪的重要构成部件,在很大程度上决定了测色仪的使用寿命、测量精度和长期重复性。
2)数据处理系统包括放大电路、A/D转换、中央处理器、显示、打印等数据输出。采用微控制器进行数据处理,通过液晶显示和打印输出各种色度数据。
3)内部光源照明系统:采用低能耗的特殊发光管,经修正后作为测色用的标准照明体D65,保证220V+22V,50Hz+1Hz的稳定电压确保光源发光的稳定性。测色仪内部照明光源通常是标准A光源,而实际应用中都需要测量物体在标准D65和C光源下的色度值,因此要模拟出D65光源,使仪器总的光谱灵敏度符合D65下的卢瑟条件。
4)光谱三刺激值:选用CIE1964 补充观察者10°视角的数据;仪器照明几何条件为0/d。
5)观察条件:符合CIE所规定的0°入射/45°接收条件。光谱条件,总体响应等价于CIE标准照明体D65及10视场色匹配函数下的三刺激值X10、Y10、Z10(以下简写为X、Y、Z),最终可获得测色的五种表色系统:CIE Y10 x10 y10(1964),CIE:X10Y10Z10(1964),L*a*b*(1976),L*C*H°(1976)及 Hunter Lab和色差计算的三种表色系统:ΔEab*(ΔL*Δa*Δb*),ΔEab*(ΔL*ΔC*ΔH*)及 Hunter ΔE(ΔL Δa Δb)。不同表色系统的测得数据均可以由计算机进行相互转换,并以数字显示、可打印输出。