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光电积分式色差仪器

2018-04-20 08:37:02 点击数:

光电积分式色差仪器通过色度探测器对被测颜色光谱能量进行积分测量,直接获得目标的三刺激值,如色度及和色差计等,已被广泛应用于工业实践。荧光材料已渗透到人们生活和生产的各个方面,其颜色测量方法具有特殊性,本文对其作了系统的分析和讨论。

光电积分式颜色测量与分光光度测色方法不同,它不是测量各个波长的颜色刺激,而是在整个波长范围内对被测颜色的光谱能量进行一次性积分测量。如果能通过三路积分测量,分别测得样品颜色的三刺激值XYZ,那么就能进一步计算出样品颜色的色品坐标及其它相关色度参数。光电积分式色差仪器的光电探测器一般为硅光电二极管,在要求仪器具有较高灵敏度的场合下,也可采用光电倍增管。

光电积分式色差仪

如果能利用有色玻璃等材料覆盖在光探测器上的方法,把探测器的相对光谱灵敏度S(λ)修正成国际照明委员会(CIE)推荐的标准色度观察者光谱三刺激值函数`x(λ)、`y(λ)、`z(λ),那么用这样的上那个光探测器接收颜色刺激φ(λ)时,通过一次积分就能测量出样品颜色的三刺激值XYZ,即:

式中,kcxcycz为常数,τxλ)、τyλ)、τzλ)分别为匹配三个光探测器的有色玻璃的光谱透射比,它们满足如下的光谱匹配关系:

以上(2)、(3)式称为卢瑟(Luther)条件。

为了进行光电积分式颜色测量,仪器的三个探测器的光谱响应必须满足卢瑟条件。能够实现这种要求的方法通常有两种,即模板法和光学滤色片法。

模板法

模板法采用模板使光探测器的光谱响应特性与CIE光谱三刺激值函数相匹配,即满足卢瑟条件的要求。图1是模板法光电积分式色差仪的光学系统,光源照明测试样品,由试样表面反射的光辐射,通过透镜和棱镜色散成光谱;在光谱面上分别放置X模板、Y模板和Z模板,它们使光接收器对等能光谱的光谱响应,分别与CIE色度匹配函数x(λ)、y(λ)和z(λ)成正比;从模板透过的光谱能量,由透镜会聚于光接收器上,即可测出试样的CIE三刺激值XYZ

由于模板法光电积分式色差仪结构比较复杂,成本也高,所以没有得到广泛的应用。

光学绿色片法

光学滤色片法不采用色散系统和光谱模板,而是利用有色玻璃片的组合来实现卢瑟条件。为使光探测器的相对光谱灵敏度S(λ)符合CIE的色度匹配函数x(λ)、y(λ)、z(λ),需要选择合适的滤光片及其厚度,使其光谱透射比τ(λ)与探测器的相对光谱灵敏度S(λ)的组合结果,满足卢瑟条件的要求。

2是采用光学滤色片法实现卢瑟条件的光电积分式色差仪的基本构成示意。这种类型的色差仪构造简单,成本较低,因此在工业生产中得到广泛的应用。

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