3nh色差计组成原理

色差计是典型的光电积分式物体颜色测量仪器，它广泛应用于工业领域颜色产品的品质管理中。色差计利用仪器内部的标准光源照明被测物体，经过透射或反射测出物体的三刺激值和色品坐标；在需要测量两种接近的颜色时，可以根据不同的色差公式计算出两种颜色的色差。该类仪器一般都在配置专用微机系统，可以对被测颜色样品进行信号采集，数据处理以及测试结果显示打印等输出操作。

在系统结构上，色差计通常由照明光源、光电探测器、信号放大、数字显示和打印、数据处理单元等几大部分组成。其中光电探测器常用硅光电器件，并且分别带有三个修正滤光片组，使其光谱响应与CIE光谱三刺激值曲线`x（λ）、`y（λ）和`z（λ）相匹配。图3所示为一种能测量反射或透射颜色样品的色差计的俯视图和侧视图，其照明月观察条件是0/d。光源的光束经过聚透镜（透射样品），以及45°反射镜透射到反射样品上，积分球收集样品表面反射（或者透射样品）的辐射通量。积分球的内壁涂有中性白色漫反射材料，如氧化镁（MgO）或硫酸钡（BaSO₄）。光电探测器X、Y、Z分别安装在球壁的三个测量孔上，它们可以同时接收样品的反射或透射辐射通量。测量透射样品时，在样品测量孔上放置氧化镁或硫酸钡中性白板。这类仪器可用于测量在某种CIE标准光源（如D₆₅、C等）照明下，反射或透射颜色样品的三刺激值和色品坐标，如果需要测量荧光物体的荧光相关特性，则应该采用具有紫外辐射的CIE标准照明体D65作为照明光源（一般为模拟D₆₅照明），这样才能真实反映荧光物体的颜色特征。

同样，色差计的精度与其光谱特征符合卢瑟条件的程度有关。一般，在色差计探测器的光谱修正中，要使仪器完全符合卢瑟条件的不可能的，只能是近似匹配。为了减少光探测器光谱修正不完善所带来的误差，应该根据待测样品的颜色，选用不同的标准色板或标准滤色片来校正测色仪器。将选定的标准色板或标准滤色片放入仪器，并调节仪器的输出结果，使测得的三刺激值与标准色板或标准滤色片的定标值一致，然后仪器才能用于实际测试。通常，色差计配有4~10块不同颜色的标准色板或标准滤色片，其中三刺激值有高精度分光光度计预先标定。如果被测的反射或透射色样与校正用标准色板或标准滤色片的颜色相近，则可以认为两者具有近似的光谱反射或透射特征，这是色差计测得的色度参数就有较高的可靠性。

此外，色差计的测量精度还与仪器的光源、光探测器的稳定性等密切相关。在整个测量过程中，如果光源色温变化，其相对光谱功率分布就会改变，导致其与卢瑟条件的匹配精度降低，故其测色精度也随之下降。因此，为了保证测色仪器的长期测量精度，需要定期进行相关检查，必要时应该更换光源等器件。

在仪器标定之后的测量过程中，为了消除或减弱光源可能发生的变化对测色精度的影响，可以通过双光路系统结构的设计来加以改进，其中参考通道用于监视照明光源的发光特性，并实时地修正光源波动对测量通道中颜色信号的影响。

为满足各种实际测量需求，色差计结构设计有各种形式。

如图4所示，这是便携式色差计的测量部件。其照明与观察条件为8/d方式，X、Y、Z探测器被漫射照明，标准色板或被测样品的镜面发射组分被光泽陷阱所吸引。该系统特别适用于对纺织品等的颜色测量，因为纺织品的经纬线对不同方向的入射光的发射特性不同，当样品在测量孔上旋转时会造成反射光的变化，而采用积分球收集发射光的方式，则可以减小这些影响。

图5为采用45/0照明与观察几何条件的测量部件示意。该结构利用空腔反射的效果，把氙灯的光进行均匀混合，并在45°方向上照射被测样品，样品表面的反射经过光导纤维1照明X、Y、Z光电探测器，光导纤维2用以监视氙灯发光强度的变化，并对光源波动进行修正。