色差儀(yi) 作為(wei) 光電儀(yi) 器,一般由光源、傳(chuan) 感器、模擬控製電路、模數轉換電路、內(nei) 存、微處理器、顯示器等構成。其中傳(chuan) 感器作為(wei) 色差儀(yi) 的核心部件,起著把顏色轉換為(wei) 電信號的關(guan) 鍵作用。本文對色差儀(yi) 的構成及傳(chuan) 感器的類型做了簡要的介紹。

色差計是典型的光電積分式物體(ti) 顏色測量儀(yi) 器,它廣泛應用於(yu) 工業(ye) 領域顏色產(chan) 品的品質管理中。色差計利用儀(yi) 器內(nei) 部的標準光源照明被測物體(ti) ,經過透射或反射測出物體(ti) 的三刺激值和色品坐標;在需要測量兩(liang) 種接近的顏色時,可以根據不同的色差公式計算出兩(liang) 種顏色的色差。該類儀(yi) 器一般都配置專(zhuan) 用微機係統,可以對被測顏色樣品進行信號采集、數據處理以及測試結果顯示打印等輸出操作。
在係統結構上,色差計通常由照明光源、光電探測器、信號放大、數字顯示和打印、數據處理單元等幾大部分組成。其中光電探測器常用矽光電器件,並且分別帶有三個(ge) 修正濾光片組,使其光譜響應與(yu) 光譜三刺激值曲線x(λ)、y(λ)、z(λ)相匹配。
一般測色儀(yi) 器由光源、傳(chuan) 感器、模擬控製電路、模數轉換電路、內(nei) 存、微處理器、顯示器等構成,其關(guan) 係如下圖所示。

從(cong) 上圖中,我們(men) 可以看出測色儀(yi) 測量的過程:
1.光源
通常采用脈衝(chong) 氙氣管或鹵鎢燈來提供長弧弧光,從(cong) 儀(yi) 器內(nei) 表麵反射散開,結合空間均勻地照射到物體(ti) 表麵。
2.測量傳(chuan) 感器
傳(chuan) 感器中放置頻帶過濾器和光譜過濾器,以及積分球、光電管等,它將樣品表麵的反射光過濾、分解、積分,再傳(chuan) 送到相應三個(ge) 光電二極管。人對顏色的視覺反應,即用濾光濾頻器和光電接收器來模擬,三個(ge) 光電流分別和X10、Y10、Z10成正比。
3.參比傳(chuan) 感器
為(wei) 了克服光學儀(yi) 器中由於(yu) 鏡片、傳(chuan) 輸途徑等帶來的誤差,並列采用參比傳(chuan) 感器、光在測量的同時也進入參比。
4.模擬控製電路
將測量和參比兩(liang) 傳(chuan) 感器的6個(ge) 光電二極管的測量值和標準值進行比較,得出精確值。
5.模數轉換電路
由於(yu) 模擬控製電路輸出值是模擬信號,而計算機係統是數字信號,所以必須將模擬信號轉換為(wei) 數字信號。
6.將轉換後的數字信號送到計算機中進行處理和運算,便可得到準確的X10、Y10、Z10值,從(cong) 而得出色品坐標等一係列值。
對應CIE標準的測色幾何條件,色差儀(yi) 主要有積分球式和環形照明式兩(liang) 種。
1.積分球式色差儀(yi)
積分球是一個(ge) 中空的金屬球,其內(nei) 表麵塗有中等灰色的高反射漫射物質,如硫酸鋇或聚四氟乙烯。進入這個(ge) 球體(ti) 的光線經過多次反射後都隻能從(cong) 測量孔或光源孔射出積分球。一束光從(cong) 任意的不通過球心的角度照進積分球,經過球壁的多次反射後會(hui) 從(cong) 各個(ge) 角度照射到樣板,最終通過測量孔或光源射出積分球。測量孔是在與(yu) 法線夾角成8°的位置,由一組光電管構成的探測器。例如三恩時公司的TS7020、TS7030、TS7036等色差儀(yi) 就是這種結構的色差儀(yi) 。
CIE沒有明確規定積分球的開孔尺寸,隻要求所有開孔麵積不超過內(nei) 表麵積的10%,因此不同廠家的產(chan) 品的開孔位置、尺寸及光源入射角度會(hui) 有區別。與(yu) 觀測孔關(guan) 於(yu) 法線對稱的地方有一個(ge) 光阱,關(guan) 閉光阱時鏡麵反射成分包含在內(nei) ,簡寫(xie) 作d/8:i(d表示漫反射照明,8是8度角接收,i指包括鏡麵反射),也可簡寫(xie) 作SPIN。當光阱打開時去除了鏡麵反射,此條件簡寫(xie) 作d/8:e,e指去除鏡麵反射。這種儀(yi) 器不僅(jin) 能測量不透明樣品的顏色,還可以測量透明樣品的顏色。
2.環形照明式色差儀(yi)
理想漫反射物體(ti) 對於(yu) 任意一束光都將以漫反射形式即各方向等效地反射出去,為(wei) 此入射光和觀察者的角度並不重要,不會(hui) 影響到觀察結果,但真實物體(ti) 表麵並非理想漫反射表麵,多少都會(hui) 由於(yu) 鏡麵反射成分和表麵紋理而造成由於(yu) 入射光和觀察者的幾何位置不同而表現出來的微小顏色差異。而環形照明則可以消除這種影響,其是以45°環形照明,0°(法線方向)觀測的,可以縮寫(xie) 為(wei) :45/0:c。由於(yu) 光路可逆,它與(yu) 0°照明45°方向環形接收是等效的,該測色幾何條件對應的色差儀(yi) 有三恩時公司的NR145+等。這種結構的儀(yi) 器是完全不包括鏡麵反射光的,測得的數據與(yu) 人眼觀察一致,另外這種儀(yi) 器隻能測量不透明樣品的顏色。
三恩時TS係列分光色差儀(yi) 主要包括TS7010、TS7020、TS7030、TS7036四種型號,該係列分光色差儀(yi) 是3nh運用自主分光核心技術研發的便攜式分光色差儀(yi) ,是分光架構下的高級別色差儀(yi) ,除保證準確的相對值ΔE的同時,還保證絕對值L、A、B長時間的準確性,隨時隨地能通過國際標準和國家標準的計量。采用內(nei) 置矽光電二極管陣列(雙列24組或32組)感應器、進口白板,重複性ΔE*ab輕鬆控製在0.05~0.1以內(nei) ,同時兼顧測量速度與(yu) 操作的便捷性,連接PC端軟件或者不連PC端軟件都能快速進行色差測量判斷,功能強大,8mm單口徑或4/8mm雙測量口徑滿足塑膠電子、油漆油墨、紡織服裝印染、印刷、陶瓷等各行業(ye) 生產(chan) 和品檢中的精準色差控製。
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