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色差仪的原理及选购

色差仪的原理及选购

发布日期:2017-07-19 作者: 点击:

色彩色差仪是量化色彩现象,建立色彩标准,改善产品外观,颜色品管控制,进而进行电脑配色的不可缺少的工具,目前色彩色差仪种类,品牌较多,用户在选择时可能会遇到无所适从的情况,或者容易被误导从而产生选择的困境。 

用户可能发现这样的情况:同样都是测色仪,价格差异很大,测出来的结果也有不同。因此,在选购测色仪时,有些“性能指标”是必须要注意的,这样才能选购一部性能价格比最好的仪器。 

1、这台仪器是“色差仪”还是“分光光度测色仪”: 

色差仪的精确度比较低,并且,一定要注意:有些甚至不能给出颜色的色彩坐标空间的绝对值(L,a, b值),只能给出两个样品之间(通常是标准与样品之间)的色差值(Delta-E),这种色差仪不能买,因为没有颜色的绝对值数据,没有办法与他人进行数据交换,也不能建立和管理数据库,只相当于正常的色彩色差仪的10%功能,价格再低廉也无法满足测试要求,不能贪图便宜,购得这样的毫无应用价值的仪器。 

分光测色仪精度较高,与单纯的色差仪测色的方法不同,分光测色仪能测量每个颜色点(10nm或者20nm波长间隔)的“反射率曲线”,而色差仪不能。分光测色仪可以模拟多种光源,而色差仪一般只有一种或最多两种模拟光源。 

2、“分光光度测色仪”又分为“0/45度”和“d/8度积分球”两种测量-观察方式 

观察方式:“0/45度”只能用来检测平滑的表面,而且不能用于电脑配色。“d/8度积分球式”可以用来测量各种各样的表面,比如:光滑的金属喷涂表面,橘皮漆面甚至布料,并且可以得到用于电脑配色的原始数据。在测定时,还可以采用消除镜面反射和包含镜面反射的测量模式,这在测量光洁表面,有明显反射表面的色彩时非常有用。 

另外,积分球分喷涂积分球和雕刻积分球两种,美国爱色丽公司采用的是雕刻积分球,即采用一大块BaSO4晶体在内部雕刻而成,性能稳定而持久,受命几乎是无限的,而其他的积分球,采用金属内球面表面喷涂工艺制作而成,虽然成本低,但是,使用两三年,不断受强光照射和暴露在灰尘,湿气中之后,表面会泛黄,并且容易脱落,导致整个仪器的精度下降甚至报废。 

3、各种“d/8度积分球”测色仪的区别: 

多数公司选用“d/8度积分球”测色仪,但是,必须注意的是:不同品牌、不同型号之间仍有很大差别,导致不同的测量精度。 

一台测色仪除了微处理器及有关电路外,有四个主要组成部分:光源、积分球、光栅(分光单色器)和光电检测器。这也是衡量一台仪器优劣的主要指标。 

3.1 它是“双光束测量原理”还是“单光束测量原理”: 

双光束仪器有两个光栅和两个检测器。测量时光源只闪一次,同样测样品和参比白。这样就克服了系统变化所带来的误差,测量数据的精度非常高。只是仪器成本较高。 

单光束仪器只有一个光栅和一个检测器。所以测量时光源闪两次,分别测样品和参比白。而两次测量时的系统误差(光源光强分布差异,光路变化,温度变化,电路漂移等)被当做样品和参比白间的差异,所以误差比较大,仪器的台间差也比较大。 

3.2 光源:目前争论比较多的一个问题,特在此详细说明。 

在颜色测量仪器中,选择什么光源,应首先考虑的是稳定性,光源定向性,寿命以及最终获得的光谱曲线的有效性。目前采用的多为钨丝灯及氙灯两种光源。 

钨灯是颜色测量仪器(包括各种可见分光光度计)最常用的光源,它是一个装有钨丝的,内充惰性气体或者卤素(防正钨丝氧化和热蒸发)的透明灯泡。用钨作为灯丝材料是因为钨有足够的强度,并能经受高温。经测试在可见光区钨灯的光谱曲线与黑体发射器光谱曲线几乎完全重叠。随着近年稳压电源和脉冲电源的发展,钨灯能够提供重复稳定的,高色温的光束,完全可以满足外观颜色测量对光源的需要。 

氙灯是另一种常用于颜色测量仪器的光源。它是一个装有一对电极的充满氙气的密封玻璃管。当在电极上加上高电压时,内部氙气就会受到激发瞬间产生弧光,这属于一种充气放电灯。氙灯的优点在于谱线比白炽灯的谱线更接近于日光并且能量较高。然而,对于大多数弧光灯来说要得到稳定的光输出是相当困难的,而对于精密准确的颜色测量来说,连续无波纹的光谱(稳定的光输出)恰恰是最为重要的。 

从光检测的角度来讲,过强的光源强度一般都会超出了检测器的线性范围,这是一个常识,在光路设计上又需要减弱最终到达检测器件的光强度,这使得光路设计复杂化,另外,大家都知道,目前绝大多数紫外可见分光光度计均采用D2灯和钨灯做光源,对于测量物体表面颜色来讲,人眼看见的就是可见光,采用能量消耗小,电路设计简单,受命长,系统体积小,价格低廉、容易维护更换的钨灯是非常合适的。在上个世纪60-70年代,所有的旋光仪均采用钠光灯作为光源,因为按照旋光度的定义,仪器需要能量集中在589nm的光源,当时钠光灯几乎是唯一的选择,但是,与氙灯一样,钠光灯作为一种真空放电激发器件,使用寿命和光强度的稳定性,均很难保证,并且钠光灯成为了旋光仪昂贵的消耗品,在今天,几乎所有的旋光仪均采用钨灯+干涉滤光片作为光源,光源灯的寿命相对于仪器来讲几乎是无限长,因为新的低能耗,脉冲石英卤素钨丝灯光源技术解决了这一难题。 

氙灯可以发出短暂的高强度的弧光,但却很难产生重复的等强度的弧光。因此,使用氙灯作光源的仪器,就得依靠对测量进行多次平均化来减少由于光强度不重复带来的负面影响,并且,若分光光度仪为便携式仪器的话,由于操作次数影响储电能量,所以每次发出光的能量也不同和不稳定,并且在测定间隙,要等待充电,进行下一次的测定,充电的程度不同又会影响光强度。再则,氙灯光源需要比较复杂的高压震荡激发电路,维修亦非常复杂,在更换时,除了要更换灯泡外,还要更换整组电容,所以价格较贵。 

因此,在目前标准的分光光度计上,采用卤素钨灯(石英外壳)从技术和经济上均是最适宜的。特别是便携式仪器,需要轻巧,省电,便于维护和操作,如将氙灯安装到便携式仪器中,等于是将我们手机上的LCD液晶显示器换成了传统的CRT阴极射线管显示器,采用氙灯光源可以说是一个设计错误,或者,一些公司还没有掌握最新的光源及光路处理技术时,在设计制造上不得不暂时做一些妥协。 

3.3 积分球:积分球的质量对测色仪性能的影响至关重要。

目前市场上多数的积分球内层反射层为涂层结构,存在使用一段时间后发黄、剥落等问题。而一旦这种情况出现,测色仪就不能提供准确的测量数据,积分球必须整个更换。而积分球是测色仪的关键部件,维护费用会很高。好的积分球整体均由稳定、耐用的高反射材料制成,耐老化、不会变色,也不存在内层剥落的问题。整机的使用寿命长,维护费用低。 



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