色度仪器有哪些类型?其中分光测色仪的发展状况是怎样的?

  DOHO标准光源箱     |      2022-12-08

颜色测量仪器就是通过一定的途径求得三刺激值的工具。用现代化的测色仪器来测量颜色,计算颜色,甚至仿真配色具有非常重要的意义和实用价值。目前常用的色度仪器主要有目视色度计、光电积分式测色仪和分光测色仪三种。本文对这三种仪器进行了介绍,并对分光测色仪的发展状况和趋势进行了分析,对颜色测量仪器知识感兴趣的朋友可以了解一下!


分光测色仪

色度仪有哪些类型?

颜色是由于各种光谱能量对人的视觉系统的刺激而引起的知觉。在许多领域,如彩色印刷,彩色电视,彩色摄影,纺织工业,染料,涂料,塑料,造纸,油漆,油墨,电光源研究,建筑,交通信号以及军事科学研究中都涉及对颜色的测量,计算等问题。因此色度学得以发展,色度学是研究颜色视觉机理,颜色测量的一门科学。它在工程应用的基本方法是通过对人眼的大量研究制定一些适当的标准,使人们有可能用数学方法来描述颜色,应用了适当的标准和计算方法就有可能测量颜色,计算颜色,同时还有可能制造出人们希望的某种颜色。

虽然人眼分辨颜色的能力很强,但却带有明显的主观性。为了客观的反映物体的颜色特性,国际照明委员会(CIE)建立了标准色度系统,从而为人们客观的测量物体的颜色莫定了基础。为了统一颜色测量中的实验结果,CIE提出了标准色度观察者和色品坐标系统;规定了标准光源;并对照明观测条件进行了标准化,分别于1931年和1964年建立起了CIE1931标准色度系统和CIE1964补充标准色度系统。CIE标准色度系统的建立,可以通过对物体颜色三刺激值的测量来确定颜色,将人眼从颜色测量中解放了出来。目前的颜色测量仪器都是在此标准上研制的。

颜色测量仪器就是通过一定的途径求得三刺激值的工具。用现代化的测色仪器来测量颜色,计算颜色,甚至仿真配色具有非常重要的意义和实用价值。

颜色测量可以用三种不同的方法:目视法,光电积分法(三刺激值法)和分光光度法。因此,色度仪器可分为三种:目视色度计,光电积分式测色仪和分光测色仪。


分光测色仪的发展状况及趋势:

1.在光源方面

测色分光光度计的光源常采用卤钨灯或氙灯等,现在多为氙灯,且脉冲氙灯具有光强高,耗能少的优点。还可采用滤光片的方法进行滤光以更好的模拟D65光源。

2.在探测器方面

对物体或光源的颜色进行快速而精确的测量,已经成为当前国际上测色领域的一个重要的发展方向,因此,采用CCD或硅光电二极管列阵等阵列器件作为多元探测器的快速分光测色技术是目前国际上较热门的颜色研究课题,也是颜色测量仪器的发展方向。就目前市场来说,分光测色仪器多采用光电二极管,例如SP-1000型测色分光光度计使用的是滨松公司生产的MOS线型阵列光电二极管,与一般的CCD相比,它具有驱动电路简单,可见光范围的光谱响应好等优点。针对测色领域,现在还有专门用于测色(光谱范围是可见光区)的探测器,自身还带有滤波片,这样做光路的时候可以省去光栅,实现仪器的小型化。另外,值得一提的光纤传感技术是近年来发展迅速的新型传感技术,光纤具有径细,柔韧,可绕曲性好等特点,目前已有用光纤作探头的测色仪器,此类测色仪器一般体积较小,便于携带,而且测量方便,可用在特殊需要的场合,比如用来测量人体的皮肤或牙齿颜色等。

3.在分光元器件方面

全息光栅渐渐取代机刻光栅,早期的分光光度计多采用棱镜分光,随着光栅制作技术尤其是复制光栅技术的发展和不断提高,绝大多数分光光度计采用光栅,后来,随着全息光栅制造技术的发展与商品化,全息闪耀光栅以其优越的性能(如杂散光小,无鬼线)迅速取代一般闪耀光栅。目前全息凹面光栅发展很快,开始被用来制作快速的光谱仪器。80年代初美国HP公司首先推出了利用平场全息凹面光栅和二极管阵列的紫外-可见光分光光度计(HP4850A,HP4852A)其整个光谱的扫描时间只需0.1秒。凹面光栅的应用减少了组成的零部件数量,废弃了传统的机械扫描,改为光电全场同时扫描,从而可以实现光谱快速分析,并且提高了测试精度和重复性。

4.在仪器控制方面

随着分光元器件及分光技术、检测器件与检测技术、大规模集成制造技术等的发展,随着单片机、微处理器、计算机和DSP技术的广泛应用,早期的分光光度计采用人为控制,随着单片机、微处理器的出现,大多数实现了自动控制,使仪器的自动化与智能化成为可能,在微处理机的控制下,能完成自动扫描、自动记录或自动进行波长校正、自动寻峰、自动完成基线校正功能,实现仪器光、机、电以及整个系统工作状态的自动检测,还可以内存多种专用分析程序等等。

引入电子计算机技术是当代仪器的发展潮流,也是分光测色仪器的一个发展方向。随着电子计算机,特别是微处理机的发展,已把小型化,多功能,低成本的专用微处理机直接装入分光光度仪器内,不但能完成光谱数据的计算和处理,而且提高了仪器的自动化程度,扩大自动控制范围,现代分光测色仪器都是光机电,计算机系统的有机结合。

5.在仪器构型方面

从结构简单的单光束发展为双光束,现在几乎所有高级分光光度计都是双光束的,有些高精度的仪器采用双单色器,使得仪器的分辨率和杂散光等性能大大提高,但结构也变得更加复杂。随着集成电路技术和光纤技术的发展,已经出现了一些携带方便的小型分光光度计,而微电子技术和MEMS技术的发展,正促进将分光元件和探测器集成在一块基片上的微型分光光度计的研究与开发。因此实现仪器的小型化,研制便携式的测色仪器也是目前的一个重要发展方向。

6.在通信接口方面

目前主要有双向RS232接口,最新的还有USB接口,可以外接记录仪、计算机、或与光谱数据站联结,完成仪器遥控、数据传输、外存、记录等功能。

7.在显示、记录与绘图方面

更多地采用液晶屏幕或计算机屏幕显示。