分光測(cè)色儀的工作原理

分光測(cè)色儀原理是模擬光照-照射樣品-經(jīng)過(guò)反射到光柵分光，然后光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，最終轉(zhuǎn)算成數(shù)字信號(hào)，得到對(duì)應(yīng)數(shù)值顯示在分光測(cè)色儀顯示屏上。

需要注意的是：現(xiàn)今常用的分光測(cè)色儀測(cè)量的事可見(jiàn)光，即波長(zhǎng)380-750nm這個(gè)波段的光

其中光源、光柵、光信號(hào)放大裝置、光電轉(zhuǎn)換器等等環(huán)節(jié)都要求非常高，計(jì)算過(guò)程是從光源光譜能量*反射率（透射率）*觀察者（2度/10度視角-xyz值）*系數(shù)的積分值得到相應(yīng)的XYZ三刺激值，然后通過(guò)轉(zhuǎn)換得到Hunter Lab或CIE L*a*b*及其它指數(shù)或色度標(biāo)尺。

這樣檢測(cè)得出的數(shù)值是屬于物體真實(shí)的數(shù)值，即可以說(shuō)用任何儀器同等條件下檢測(cè)，其數(shù)值應(yīng)該是相差不大的，可以達(dá)到全國(guó)統(tǒng)一進(jìn)行對(duì)標(biāo)。

分光測(cè)色儀的參照基準(zhǔn)：

按照國(guó)際照明委員會(huì)（CIE）的規(guī)定，反射顏色樣品的光譜反射率因數(shù)，是相對(duì)于完全反射漫射體（在整個(gè)可見(jiàn)光譜范圍內(nèi)的反射比均為1）來(lái)測(cè)量的。然而，現(xiàn)實(shí)中并不存在理想的完全漫反射體實(shí)物標(biāo)準(zhǔn)，所以必須用已知絕對(duì)光譜反射比的氧化鎂（MgO）、硫酸鋇（BaSO4）等工作標(biāo)準(zhǔn)白板來(lái)校準(zhǔn)分光測(cè)色儀，才能在儀器上直接測(cè)量樣品的絕對(duì)光譜反射比。因此， 首先必須準(zhǔn)確測(cè)量氧化鎂、硫酸鋇等工作標(biāo)準(zhǔn)的絕對(duì)光譜反射比，建立準(zhǔn)確可靠的測(cè)色工作標(biāo)準(zhǔn)，并進(jìn)行科學(xué)有效的量值船度。為了建立國(guó)家色度基準(zhǔn)，中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院根據(jù)光度測(cè)量的積分球原理，利用輔助積分球法（雙球法）來(lái)實(shí)現(xiàn)絕對(duì)光譜反射比的測(cè)量。對(duì)于透射比的測(cè)量，一般以空氣為100%的參比標(biāo)準(zhǔn)。

中國(guó)色度計(jì)量器具檢定系統(tǒng)（JJG 2029-1989）規(guī)定了我國(guó)色度國(guó)家基準(zhǔn)的用途。該基準(zhǔn)包括了基準(zhǔn)的計(jì)量器具、基準(zhǔn)的基本計(jì)量學(xué)參數(shù)，以及借助副基準(zhǔn)、工作基準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)向工作計(jì)量器具傳遞色度單位量值的程序。國(guó)家色度計(jì)量基準(zhǔn)用于復(fù)現(xiàn)國(guó)家色度計(jì)量單位，通過(guò)色度副基準(zhǔn)、工作基準(zhǔn)、一級(jí)基準(zhǔn)、二級(jí)基準(zhǔn)和專(zhuān)用標(biāo)準(zhǔn)反射板，向全國(guó)傳遞色度單位量值，以保證我國(guó)色度量值的準(zhǔn)確和統(tǒng)一。

在國(guó)家基準(zhǔn)體系中，一級(jí)基準(zhǔn)、二級(jí)基準(zhǔn)和專(zhuān)用標(biāo)準(zhǔn)反射白板或色板都需要按照J(rèn)JG 453-1986國(guó)家計(jì)量檢定規(guī)程的要求，采用光譜光度法在分光測(cè)色儀上進(jìn)行檢定。工作計(jì)量器具中色差計(jì)、色度計(jì)和白度計(jì)等，經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)反射板校準(zhǔn)后，即可應(yīng)用光電積分法來(lái)比較和檢測(cè)各類(lèi)白板、色板、色卡和其他的各種顏色樣品。對(duì)于這些色度測(cè)量?jī)x器的檢定，在國(guó)家計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了相應(yīng)的規(guī)程，如JJ512-1987白度計(jì)檢定規(guī)程、JJG554-1988彩色亮度計(jì)檢定規(guī)程、JJG595-2002測(cè)色色差計(jì)檢定規(guī)程等。

分光測(cè)色儀測(cè)色幾何條件：

為了使顏色的測(cè)量和計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)化，國(guó)際照明委員會(huì)（CIE）規(guī)定了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)照明體、白哦準(zhǔn)色度觀察者及標(biāo)準(zhǔn)的照明觀測(cè)條件。由于樣品表面的結(jié)構(gòu)特性不同，同樣的物體在不同的方向上具有不同的（光譜）反射率或（光譜）透射率，因此照明的幾何條件對(duì)顏色測(cè)量的結(jié)果會(huì)有很大的影響。除此之外，照明光束的孔徑和測(cè)量光束對(duì)顏色測(cè)量的結(jié)果也有影響，這些測(cè)量參數(shù)稱(chēng)為分光測(cè)色儀的結(jié)合條件。為了交流和比較顏色測(cè)量的結(jié)果，必須嚴(yán)格規(guī)定照明和觀察幾何條件。

CIE在1971年正式推薦了四種用于反射樣品測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)照明和測(cè)量條件。

1、垂直/45°（符號(hào)0/45）

以垂直于樣品表面的方向照明，照明光束的光軸與樣品法線之間的夾角不應(yīng)超過(guò)10°，在與樣品表面法線呈（45±2）°的方向上測(cè)量。照明光束的任一光線與其光軸之間的夾角不應(yīng)超過(guò)8°，測(cè)量光束應(yīng)遵守同樣的限制。

2、45°/垂直（符號(hào)為45/0）

樣品可以被一束或多束光照明，照明光束的光軸方向與樣品法線呈（45±2）°，測(cè)量方向的光軸和樣品法線之間的夾角不應(yīng)超過(guò)10°。照明光束的任一光線與照明光束光軸之間的夾角不應(yīng)超過(guò)8°，測(cè)量光束也應(yīng)遵守同樣的限制。

3、垂直/漫射（符號(hào)為0/d）

照明光束的光軸與樣品法線之間的夾角不超過(guò)10°，從樣品反射的輻射通量借助于積分球來(lái)收集。照明光束的任一光線與其光軸之間的夾角不應(yīng)超過(guò)5°，積分球的大小可以任意選擇，一般人為測(cè)色標(biāo)準(zhǔn)型積分球的直徑是200mm，但其開(kāi)孔總面積不能超過(guò)積分球內(nèi)反射總表面積的10%。

4、漫射/垂直（符號(hào)為d/0）

通過(guò)積分球漫射照明樣品，樣品的法線與測(cè)量光束的光軸之間的夾角不應(yīng)超過(guò)10°，積分球直徑可以任意大小，但其開(kāi)孔的總面積不能超過(guò)積分球內(nèi)反射總面積的10%，測(cè)量光束的任一光線與其光軸之間的夾角不應(yīng)超過(guò)5°。