分光測(cè)色儀的參照基準(zhǔn)及幾何條件
2020-09-07
市面上分光測(cè)色儀器,主要就是對(duì)產(chǎn)品表面的反射光譜或透射光譜進(jìn)行檢測(cè),然后轉(zhuǎn)換成三刺激值,進(jìn)而計(jì)算得到Lab色度值。為了統(tǒng)一顏色評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn),就需要參照相應(yīng)的基準(zhǔn),在規(guī)定的幾何條件下進(jìn)行測(cè)量。
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°。