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分光光度法测色原理是怎样的?分光光度法测色仪器是哪个?

发布日期:2023-09-15 浏览次数:172

根据获取颜色三刺激值方法的不同,颜色测量方法可分为分光光度法和光电积分法。其中分光光度法是通过测量光源的光谱功率分布或物体反色光的光谱功率,来测量颜色的三刺激值,进而由此计算出各种颜色参数。它通过探测样品的光谱成分确定其颜色参数,所以精度非常高。那么,分光光度法测色原理是怎样的?分光光度法测色仪器是哪个?本文为大家做了介绍。

分光测色仪

分光光度法测色原理:

测量进入人眼的色刺激函数φ(λ),得到被测物体在各个波长下的光谱能量值,依照下式进行积分运算,以求得光谱三刺激值,这种方法称为分光光度法。分光光度法是精度最高的测色方法。

三刺激值计算公式001

下图是采用分光光度法的光源光谱测试系统示意图,光源所发出的光由光纤进入光谱分析系统,光谱分析系统一般为单色仪,其波长扫描由硬件电路控制,由单色仪输出的单色光被光电倍增管PMT接收,并经过信号放大滤波后被采样,采样信号由计算机根据上式进行分析计算,获得入射光的相对光谱功率分布。

分光光度法光源测量示意图

对于物体色的测量如下图所示,单色仪将光源转换为各种单波长光分别入射到被测对象和标准板上,光电探测器分别测量对被测对象和标准板在该波长上反射光的功率。

分光光度法物体色测量

假设从单色仪出来的光功率为P(λ),被测对象和标准板的反射率分别为φ(λ)和φs(λ),设光电探测器光谱响应为R(λ),光电探测器测得值分别为I(λ)和Is(λ)。

I(λ)和Is(λ)计算公式

两式相除可得:

I(λ)和Is(λ)计算公式01

由此便可求得被测对象反射光光谱分布,如下式所示:

反射光光谱计算公式

根据上面三刺激值计算和下面色品坐标计算公式,可以计算出三刺激值和色度空间坐标值。

色品坐标计算公式001

分光光度法测色仪器:

分光光度法测色的常用仪器是分光测色仪,分光测色仪主要是用来测量物体的分子光谱的,一般又称为分光光度计。按照分光系统的不同,分光测色仪可分为棱镜分光式,光栅分光式等;按照光度方法的不同,可以分为单光束式和多光束式分光测色仪;按照分光元件的数量,可分为单级单色器式和多级单色器式,多级单色器是指对一束待测光束进行多次分光,这样可以有效的减少杂散光对测量的影响,提高光谱分辨力,但是也会增加仪器的复杂性及成本;按照探测方式的不同,可以分为扫描式分光光度计与阵列式分光光度计,扫描式分光光度计主要利用光栅旋转在固定狭缝出的得到不同单色光并测量,阵列式分光光度指将光电二极管阵列或者CCD器件放在单色器的谱面上按照一定波长间隔得到工作波段里的单色光。

光谱扫描法颜色测量仪器波长分辨率可达0.1nm甚至更高,在测量标准白板时可以达到测量重复性△E≤0.001,实现高精度的颜色测量。作为最高精度的测试方法,光谱扫描法颜色测量仍然在标准传递和高精度测色中发挥着不可替代的作用。但是,光谱扫描法扫描整个可见光波段需要的时间相对较长,工作效率较低,不适用工业应用中现场快速检测的需求。

测量全部可见光波段的分光法是目前便携式颜色测量仪器的主流技术。和光谱扫描法类似,这种方法同样是通过测量被测样品表面的反射光谱率来计算颜色数据的。分光法颜色测量仪器波长间隔通常为10nm,在测量标准白板时可以达到测量重复性△E≤0.01。和光谱扫描法相比,波长分辨率和测量重复性都稍差一些。但是,分光法的测量速度较快,仪器的体积小,适用于现场快速检测的需求。

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