色差仪作为光电仪器，在测量样品的颜色时，模拟的是人眼受刺激的三刺激值，因此仪器的总光谱灵敏度需要满足卢瑟条件，这决定了仪器测色的准确性。本文对色差仪的设计原理及影响色差仪测量精度的因素做了介绍，对光电测色仪器知识感兴趣的朋友不妨了解一下！
色差仪的设计原理：
测色色差计一般均采用滤色片校正仪器光源，使它的光谱分布与标准照明体的光谱分布呈比例；校正光电探测器使它的相对光谱灵敏度比例于标准观察者。为此，校正滤色器的模拟准确度决定了该类仪器原理误差的大小，提高滤色器的模拟准确度有重要的意义。为了提高滤色器的模拟准确度，校正滤色器的设计必须以卢瑟条件为基础，根据色度学原理和选定的标准照明光源，仪器的总体光谱响应特性（光源、光学系统和探测器的综合响应特性）应符合卢瑟条件，在D65光源10°视场下的卢瑟条件：
式中，S（λ）为仪器所用的标准光源光谱功率分布；X10（λ）、Y10（λ）、Z10（λ）为10°视场补充标准色度观察者光谱三刺激值；τx（λ）、τy（λ）、τz（λ）为仪器特定滤色器的光谱透过率：γ（λ）为仪器探测器的相对光谱灵敏度；KX、KY、KZ为与波长无关的常数。
在仪器的生产中，各滤色器的光谱曲线是通过各种滤色片的组合匹配而形成，实际的光谱曲线不可能完全符合上式的要求，只能近似的接近。示意图如下图所示，这种不符合在颜色测量中带来的误差便是这类仪器的原理误差，仪器的精度取决于接近卢瑟条件的程度。正是这种原理误差给仪器带来了一些弊病，如绝对测量误差较大，同类仪器之间的测量误差较大等。由于神经网络具有高度非线性映射能力，能方便地实现两曲线的非线性变换并提高拟合精度，故本文用神经网络方法解决这两条曲线的非线性拟合问题，以提高色差计的测量准确度。
影响色差计测量精度的因素：
色差计是由照明系统、探测系统和数据处理系统3大部分组成的。其中照明系统是由光源、透镜、隔热玻璃和导光筒组成的，探测系统是由积分球、挡板、滤色片和光电池组成的，数据处理系统是由数据采集、放大电路构成，由单片机处理实现液晶显示、打印输出等。依据色差计的结构组成，影响其测量精度的因素主要有以下几个方法面：
1.照明系统影响
测色色差计内部照明光源通常是标准A光源，而实际应用中都需要测量物体在标准D65和C光源下的色度值，所以要模拟出D65光源，只要使仪器总的光谱灵敏度符合D65下的卢瑟条件即可。在照明系统中影响测量精度的因素有：
（1）照明光源
在设计光源的供电电路时要保证电源输出电压的稳定性，这样才能保证光源发光稳定；其次仪器一定要预热足够长的时间，使光源光谱稳定，才能进行测量。
（2）凸透镜
作用是把光源发出的光变成均匀得“平行光”。但是实际上这是不可能的，因为我们的光源不是点光源，所以只能得到近似的平行光。由此它对虑色器光谱透射比的影响如下：
其中，α为光线与虑色器法线的夹角；φ为光束最大倾斜角；d为有色玻璃厚度。上式表明斜光束使得能量增强，因此虑色器的滤色片应该适当的加厚，以校正由斜光束带来的影响。
（3）隔热玻璃
因为光电探测器在红外和紫外波段仍有响应，这是色差计所不需要的，也是不希望的。它对实际测量结果有很大的影响，所以我们选择在透镜下方增加一块隔热玻璃，用来消除紫外和红外部分。无隔热玻璃和隔热玻璃的测量结果往往是存在差异的。
（4）导光筒
为了保证光线照射到待测样品上时，光线与透镜轴线的夹角不超过10°，需要把一些倾斜角较大的光线去处掉，这样消除去杂散光。
2.探测系统的影响
光照射在被测物体上，然后反射到下半积分球内，经隔板漫反射进入上半积分球，最后经滤色片选择性吸收后被光电池吸收转变成电信号。
（1）隔板
在积分球上半球和下半球之间安装一个与积分球相同材质的隔板，使光线形成漫反射，在积分球内漫反射积分计算，以避免没有经过漫反射积分的光线直接到达探测器。
（2）积分球
积分球是一个中空的球腔，球腔上开有入孔和出孔，腔壁一般为具有漫反射性质的涂层。当积分球用于激光功率与能量测量时，被测激光束从入孔射入，经过腔壁复杂的漫反射后，一部分光被腔壁吸收，其余从入孔和出孔射出。通过特殊的设计，可使出射光能量比入射光低几个数量级，将强激光衰减，用弱光探测器测量取样出孔处的光功率、波形和能量，换算后即可得到原入射光束的相应参数。在0/d条件下当量光谱反射比（经过多次反射的综合作用结果）ρs（λ）的计算公式如下：
ρ（λ）为积分球内壁材料的光谱反射比；D为积分球内腔直径；f为积分球开口面积和总面积之比；s为样品被照射面积。
从上面的公式可以分析出，光谱反射比经过积分球后损失较大，这就大大减小了仪器的信噪比。传统的内壁材料一般是BaSO4喷涂，它容易老化和脱落，所以经过一段时间，仪器的精度会有很大变化。
（3)滤色片
当选定照明光源和光电池的型号后，滤色片的透过特性决定了仪器满足卢瑟条件的程度，也决定仪器的精度。滤色片的匹配原理是当滤色片叠加时，总透过率是各片透过率的乘积，某一型号的滤色片的透过率是其厚度的指数函数。在配制滤色片时，应该同一批的滤色片厚度相同，不同批的应该重新配制厚度。因为不同批次的同厚度同型号的滤色片由于加工条件和其它因素的影响，其透射率不是完全一样的。
3.数据处理系统影响
计算结果的因素有很多主要如下：
(1)黑筒
仪器测量之前必需进行调零、调白，用黑筒调零。理想的黑筒是把光源照射的光全部吸收，实际上是不能实现的，所以要选择吸光性特别好的材料放在黑筒底部，同时黑筒内壁应车成螺纹以增强光漫反射。
(2)接地
接地是抑止噪声和防止干扰的重要方法。在电信号传输的过程中，用电缆屏蔽层接地，采用并联式一点接地方式，各自的地电位由各自的地电阻和地电流决定，不存在共用阻抗耦合产生的干扰。
(3)放大倍数
光电流经过放大，然后连接电阻变成电压信号。放大倍数要适中，否则严重影响测量结果。这是因为A/D转换的基准电压是一定值，所采集信号经放大处理后一定要小于这个数值。