第5章颜色测量和测色仪器

1、55.1 测色方法综述测色方法综述测量方法：目视法、光电积分法、分光光度法。测量方法：目视法、光电积分法、分光光度法。1、目视法、目视法：在某种规定的：在某种规定的CIE标准光源下（如标准光源标准光源下（如标准光源A、D65或或“北窗光北窗光”等）利用人眼的观察。要求等）利用人眼的观察。要求，即便如此，即便如此，其测量结果仍然包含了一些人为的其测量结果仍然包含了一些人为的，而且，而且。2、光电积分法、光电积分法：通过把探测器的光谱响应匹配成所要：通过把探测器的光谱响应匹配成所要求的求的CIE标准色度观察者光谱三刺激值曲线或某一特定标准色度观察者光谱三刺激值曲线或某一特定的光谱响应曲线，从而对探

2、测器所接收到的来自被测颜的光谱响应曲线，从而对探测器所接收到的来自被测颜色的光谱能量进行积分测量。色的光谱能量进行积分测量。优点：测量速度很快，具有适当的测量精度。优点：测量速度很快，具有适当的测量精度。缺点：无法测出颜色的光谱组成缺点：无法测出颜色的光谱组成53、分光光度法、分光光度法：测定物体反射的光谱功率分布：测定物体反射的光谱功率分布或物体本身的反射光度特性，然后根据光谱测或物体本身的反射光度特性，然后根据光谱测量数据可计算出物体在各种标准光源和标准照量数据可计算出物体在各种标准光源和标准照明体下的三刺激值。明体下的三刺激值。分光光度法：分光光度法：、。：利用分光色散系统对被测光谱：利

3、用分光色散系统对被测光谱进行机械扫描，逐点测出各个波长对应的辐射进行机械扫描，逐点测出各个波长对应的辐射能量，由此达到光谱功率分布的测量。能量，由此达到光谱功率分布的测量。：精度很高，但测量速度较慢。：精度很高，但测量速度较慢。5(a) 多光路探测技术多光路探测技术：多光路同时性只在红外波段实现，：多光路同时性只在红外波段实现，在可见光区只能部分实现。在可见光区只能部分实现。(b) 多通道探测技术多通道探测技术：即平行探测法。：即平行探测法。：快速、高效，大大降低对测量对象和照明光源：快速、高效，大大降低对测量对象和照明光源的时间稳定性要求，应用快速存取和分组处理，在时的时间稳定性要求，应用快

4、速存取和分组处理，在时间分辨和光谱分辨两者之间实现有益的兼顾。间分辨和光谱分辨两者之间实现有益的兼顾。 目前，国际上作为产品真正用于自动配色的颜色测目前，国际上作为产品真正用于自动配色的颜色测量系统都是采用多通道技术量系统都是采用多通道技术。：脉冲式脉冲式、直流式直流式脉冲光源：脉冲光源：接近接近D65的脉冲氙灯、高光强、即时精度和的脉冲氙灯、高光强、即时精度和重复性高。重复性高。直流式照明直流式照明：色温接近：色温接近A光源的卤钨灯，光源稳定、光源的卤钨灯，光源稳定、短波光强低、影响精度。短波光强低、影响精度。551、光电积分法、光电积分法 2、分光光度法、分光光度法d)(x)(S)(kX1

5、01010d)(y)(S)(kY101010d)(z)(S)(kZ101010d)(y)(S/100k1010)(x)(S)(kX101010)(y)(S)(kY101010)(z)(S)(kZ1010)(y)(S/100k1010d)(x)(S)(kX101010d)(y)(S)(kY101010d)(z)(S)(kZ101010)(x)(S)(kX101010)(y)(S)(kY101010)(z)(S)(kZ101051、照明和观测条件的选择、照明和观测条件的选择根据实际观测物体情况来选择照明和观测条件。根据实际观测物体情况来选择照明和观测条件。 举例举例：印染工作者通常要尽力避免镜面反

6、射进入眼睛，印染工作者通常要尽力避免镜面反射进入眼睛，大多数的测试采用大多数的测试采用 0/d SPEX。计算机配色采用计算机配色采用 0/d SPINC在线颜色测量采用在线颜色测量采用 0/45 和和 45/05多色漫射照明多色漫射照明5 单色漫射照明单色漫射照明5单独采用卤素钨丝灯单独采用卤素钨丝灯卤素钨丝灯与滤色镜结合，卤素钨丝灯与滤色镜结合，氙闪光灯氙闪光灯氙快速弧光灯。氙快速弧光灯。 绝对反射率白板、绝对反射率白板、 计算机贮存的标准白板计算机贮存的标准白板 光泽吸收阱切断镜面反射光、计算方法去除。光泽吸收阱切断镜面反射光、计算方法去除。 衍射光栅、干扰滤色镜、连续干扰滤色镜衍射光栅

7、、干扰滤色镜、连续干扰滤色镜：单光束、双光束。：单光束、双光束。520世纪世纪30年代一只样品测色需年代一只样品测色需2 分钟分钟以上，以上，20世纪世纪80年代初年代初Macbeth公司的公司的2020光栅分光光栅分光型测色只要型测色只要3 秒钟秒钟，瑞士瑞士Datacolor公司公司DC 3520 R分光光度计采用分光光度计采用连续干涉滤色片分光，测定时间包括计算需连续干涉滤色片分光，测定时间包括计算需6秒秒钟，而到钟，而到80年代末采用闪光氙灯作为光源，每年代末采用闪光氙灯作为光源，每只颜色只需测色一次时间少于只颜色只需测色一次时间少于0.3 秒秒，90年代，该公司的年代，该公司的388

8、1 Texflash型、型、DC 3890型、型、ELrepho 2000A型、脉络式分光光度计、型、脉络式分光光度计、Mixflash型等测色时间仅需型等测色时间仅需0.1 秒秒。 5 一台分光光度计精确度和准确度与该仪器的一台分光光度计精确度和准确度与该仪器的分光方式、光谱范围、波长间隔等有关。分光方式、光谱范围、波长间隔等有关。10 年前所用的测色仪器其波长间隔多在年前所用的测色仪器其波长间隔多在5 nm、10 nm、20 nm，至今瑞士至今瑞士Datacolor公司的产品波长间隔已达公司的产品波长间隔已达0.8 nm。可以从仪器的稳定性即短期或长期的重现。可以从仪器的稳定性即短期或长期

9、的重现性来加以考核，性来加以考核，过去反射率达过去反射率达0.2，现达，现达0.010.02 。5 现代分光光度计多与计算机配套应用，均具有很现代分光光度计多与计算机配套应用，均具有很广的应用范围，广的应用范围，测色对象可包括测色对象可包括有光泽有光泽和和无光泽无光泽的。例如纤维、织物、的。例如纤维、织物、塑料、油漆、陶瓷、纸张等，塑料、油漆、陶瓷、纸张等，能进行能进行镜面镜面和和非镜面非镜面测定。测定。不论是不论是散射性散射性的，的，反光性反光性的，的，透明性透明性的，的，遮盖性遮盖性的，的，荧光性荧光性的等等表面均不受限制，还可进行色差、白度的等等表面均不受限制，还可进行色差、白度等计算，

10、各种计算公式可任意选择或配制。等计算，各种计算公式可任意选择或配制。测色条件诸如测色条件诸如光源、视场、分光间隔等均可变化光源、视场、分光间隔等均可变化。有的仪器有的仪器正、逆向正、逆向(多色光和单色光照明多色光和单色光照明)均可测定；均可测定；反射、透射反射、透射皆可应用。皆可应用。有的仪器如瑞士有的仪器如瑞士MCS能用于能用于大型物体大型物体(汽车汽车)或或不可裁不可裁割割物体的颜色测量。物体的颜色测量。5 现代测色用分光光度计的测色操作过程，自现代测色用分光光度计的测色操作过程，自始至终是始至终是自动进行自动进行，包括，包括仪器标准、波长间隔仪器标准、波长间隔的调整、测色条件改变、反射率

11、换算、各种测的调整、测色条件改变、反射率换算、各种测色计算、读数和输出色计算、读数和输出，而且大多数测色系统均，而且大多数测色系统均配有荧光屏输出输入终端或荧光屏和打印装置配有荧光屏输出输入终端或荧光屏和打印装置结合终端。结合终端。 此外国际上现在广泛使用的传递标准是完全此外国际上现在广泛使用的传递标准是完全漫反射体上标定的绝对值，漫反射体上标定的绝对值，计算机能将绝对反计算机能将绝对反射值予以存储，并用来标定仪器，从而保证仪射值予以存储，并用来标定仪器，从而保证仪器在标准状态下工作器在标准状态下工作。5测量角度依不同的结构表面而定，如专为纺织品、纸测量角度依不同的结构表面而定，如专为纺织品、

12、纸张设计张设计d8o，d0漫射零度；漫射零度；以闪光氙灯作光源，每个颜色用闪光测色只需一次；以闪光氙灯作光源，每个颜色用闪光测色只需一次；样品的反射光及光源光线在瞬时闪光被接受，同时分样品的反射光及光源光线在瞬时闪光被接受，同时分光，同时以整列接收器作光线强度测定及对比光，同时以整列接收器作光线强度测定及对比(双光束双光束)；用滤色片调节光源中的紫外部分能量，模拟日光，克用滤色片调节光源中的紫外部分能量，模拟日光，克服氙灯老化，有利于荧光样品测量；服氙灯老化，有利于荧光样品测量；可依用途更换滤光片装置；可依用途更换滤光片装置；垂直测量避免了积分球沾污，符合人体运动原理；垂直测量避免了积分球沾污

13、，符合人体运动原理；冷态测色防止了温度升高影响测色准确；冷态测色防止了温度升高影响测色准确；无运动部件，避免了机械磨损，不会产生故障；无运动部件，避免了机械磨损，不会产生故障；勿需空气冷却装置，因为是不发热设计；勿需空气冷却装置，因为是不发热设计；样品测定面积可连续调整。样品测定面积可连续调整。5利用已知标准白板的绝对反射率定标利用已知标准白板的绝对反射率定标测定样品的反射率测定样品的反射率 ( )或透射率或透射率 ( )计算求得三刺激值和色度坐标计算求得三刺激值和色度坐标：绝对反射率值绝对反射率值 ( )或绝对透射率值或绝对透射率值 ( )；吸收率吸收率lg ( ) ；K( ) / S( )

14、函数值；函数值；绝对反射率的平均值；三刺激值绝对反射率的平均值；三刺激值X、Y、Z；色度坐标色度坐标x、y；均匀颜色空间；均匀颜色空间L*、a*、b*；表色值表色值C*、h，色差，色差 E、 L*、 C*、 H*、 h以及其他一系列可以计算的扩展数值。以及其他一系列可以计算的扩展数值。5Spectrophotometry reflector source slit collimator dispersing element collimatorslit sample detector read out5Spectrophotometry a double-beam instrument 55l

15、、样品摆放台、样品摆放台2、测量孔径、测量孔径3、积分球、积分球4、紫外光调整、紫外光调整5、量度光度纤维、量度光度纤维 6、光源控制仪、光源控制仪 7、微处理器、微处理器8、电子界面、电子界面9、参考光度纤维、参考光度纤维10、电源、电源11、单色仪、单色仪12、控制闪光装置、控制闪光装置5GE Spectrophotometer5Diano-Match Scan Spectrophotometer5Hunter D54P-5 Spectrophotometer5Zeiss DMC-26 Spectrophotometer55Mabeth MS-2000 Spectrophotometer5

16、55 型号型号光学结构光学结构测量孔测量孔尺寸尺寸mm波长范围波长范围/间隔间隔色度色度重复性重复性光范围光范围/分辨率分辨率Texflash-2000d/0, 脉冲氙灯脉冲氙灯双光束双光束, 128单单元元SPD-400700nm0.03 ECIELAB -SF-600PLUSd/8, 脉冲氙灯脉冲氙灯双光束双光束, 128单单元元SPDSCI/SCE 2.5 5.0 26360700nm/10, 5 nm0.01 ECIELAB0200% MF-200d (便搬式便搬式)d/8, 脉冲氙灯脉冲氙灯128单元单元SPD 18400700Nm / 10nm0.05 ECIELAB 0200%瑞

17、士瑞士 Datacolor 公司公司5型号型号光学结构光学结构测量孔测量孔尺寸尺寸mm波长范围波长范围/ 间隔间隔色度色度重复性重复性光度范围光度范围/分辨率分辨率SP-68便携式便携式d/8, 卤钨灯卤钨灯16 8 4400700nm/10nm0.05 E*ab0200%SP-88便携式便携式d/8, 充气钨丝灯充气钨丝灯蓝区增强蓝区增强SPDSCI/SCE 8400700nm/10nm0.0 E*ab0200%51949年年Hardy发明一种与波长指示器一起用照发明一种与波长指示器一起用照明体明体A、B、C的简单手控积分仪，还对他的分的简单手控积分仪，还对他的分光光度计连接上三种机械加法器

18、，以便自动完光光度计连接上三种机械加法器，以便自动完成求和。成求和。1960年年早期在分光光度计上接上常规的图表和早期在分光光度计上接上常规的图表和磁带穿孔机，以便于反射率值能输入到能应用磁带穿孔机，以便于反射率值能输入到能应用加权坐标法的离线计算机。加权坐标法的离线计算机。1969年年为了在为了在17种波长下每种反射率的模拟等种波长下每种反射率的模拟等值能自动进入计算机，分光光度计对接了模拟值能自动进入计算机，分光光度计对接了模拟计算机，同年美国计算机，同年美国VA(Varian Associates)和英国和英国ICS(Instrumental Colour Systems)分别对接分光分

19、别对接分光光度计到数字计算机上更利于模拟。光度计到数字计算机上更利于模拟。520世纪世纪70年代年代初用小型微机取代了大体积计算初用小型微机取代了大体积计算机。机。70年代中期计算机不仅用来处理数据和计年代中期计算机不仅用来处理数据和计算各种色度值，而且用来自动控制仪器的驱动算各种色度值，而且用来自动控制仪器的驱动和校正，可以贮存各种程序和数据，其输出输和校正，可以贮存各种程序和数据，其输出输入通讯设备效率提高而大大便于操作。入通讯设备效率提高而大大便于操作。现代分光光度计现代分光光度计三刺激值只需按下测量按钮，三刺激值只需按下测量按钮，在零点几秒之内就可以得到。在零点几秒之内就可以得到。 微

20、机的出现并非一概有利微机的出现并非一概有利，如分光光度计与，如分光光度计与微机连接，意味着微机连接，意味着，同时数据，同时数据和程序和程序，若需改动程，若需改动程序则常常会带来意想不到的后果。序则常常会带来意想不到的后果。5a数字标准数字标准：物理标准即使贮藏在标准状态下，在应：物理标准即使贮藏在标准状态下，在应用时也不可避免地产生变化，而现代分光光度计从用时也不可避免地产生变化，而现代分光光度计从长远目标考虑到标准的精确性而使度量标准成为可长远目标考虑到标准的精确性而使度量标准成为可行，如同事先准备一样，是贮存数据标准而非重新行，如同事先准备一样，是贮存数据标准而非重新测量标准。测量标准。b

21、物理标准物理标准： 1965年年英国染色工作者协会颜色测量委员会推荐了英国染色工作者协会颜色测量委员会推荐了英国陶瓷协会的瓷板（英国陶瓷协会的瓷板（BCRA瓷板）作为各种颜色中瓷板）作为各种颜色中产生的一组绝对永久的物理标准。产生的一组绝对永久的物理标准。 1968年年1000套套(每套每套12块块)标准瓷板，由英国国立物标准瓷板，由英国国立物理研究所或由美国理研究所或由美国Hemmnendinger研究所提供光谱研究所提供光谱反射率和色度值，作为相对于专业标准的偏差评定反射率和色度值，作为相对于专业标准的偏差评定方法予以销售。经验显示该瓷板用于监测仪器之间方法予以销售。经验显示该瓷板用于监测

22、仪器之间的差异，对黄、栗、深蓝最有效。的差异，对黄、栗、深蓝最有效。 5 1983年年彩色瓷板标准彩色瓷板标准II型型(两对色差瓷板两对色差瓷板): 一对表示光谱完全不同的色差，一对表示光谱完全不同的色差， 一对更复杂，表示非同色异谱色差。一对更复杂，表示非同色异谱色差。 NBS Standard Reference Material 21012105滤色片组是一种专门用来检验分光光度滤色片组是一种专门用来检验分光光度计透射色的标准玻璃板，每组由红、黄、绿、计透射色的标准玻璃板，每组由红、黄、绿、蓝、中性灰蓝、中性灰5种玻璃板组成，由美国国家标准种玻璃板组成，由美国国家标准局提供光谱透射率及色

23、度值，给出的三刺激局提供光谱透射率及色度值，给出的三刺激值都是在值都是在CIE标准照明体下测试的，并给出了标准照明体下测试的，并给出了因某些误差因素而引起的三刺激值的变化。因某些误差因素而引起的三刺激值的变化。5光电积分测色仪光电积分测色仪：直接测量色源的三刺激值和色度：直接测量色源的三刺激值和色度 光电积分测色仪器最初称为三刺激色度计，是由亨光电积分测色仪器最初称为三刺激色度计，是由亨特在特在20世纪世纪40年代初，以年代初，以“NBS”为色差单位，在为色差单位，在 、 均匀色坐标体系的基础上而开发的相应光电测色仪器，均匀色坐标体系的基础上而开发的相应光电测色仪器，并于并于1950年制造和销

24、售。不久又开发了年制造和销售。不久又开发了Hunter-Lab体体系的光电色差计。系的光电色差计。色差仪：色差仪：指在光电测色仪上再附加上计算色差的机能。指在光电测色仪上再附加上计算色差的机能。光电积分测色仪原理光电积分测色仪原理：光电测色仪是仿照人眼红、绿、：光电测色仪是仿照人眼红、绿、蓝三个基本颜色色觉的原理而制成的。蓝三个基本颜色色觉的原理而制成的。模拟人眼方法：人眼色觉模拟人眼方法：人眼色觉 = 光电二极管光电二极管 + 滤色器滤色器 三块滤色镜能符合人眼的色觉程度，这种相互一致三块滤色镜能符合人眼的色觉程度，这种相互一致的条件称为的条件称为卢瑟条件卢瑟条件，是决定光电测色仪功能的重要

25、，是决定光电测色仪功能的重要因素。因素。5在在D光源照射下物体三刺激值光源照射下物体三刺激值 d)(x)()(SkXDd)(y)()(SkYDd)(z)()(SkZD标准光源标准光源A 照射物照射物体接收器上电光流体接收器上电光流式中式中 ( )为滤色片的光为滤色片的光谱透射率，谱透射率， ( )为光电为光电元件的光谱灵敏度。元件的光谱灵敏度。d)()()()(SkIXXAXd)()()()(SkIYYAYd)()()()(SkIZZAZ 则测色仪的总灵敏度特性与则测色仪的总灵敏度特性与CIE规定的标准规定的标准观察者一致，观察者一致，IX = X，Iy = Y，IZ = Z 。卢瑟条件：卢瑟

26、条件：)(x)(S)()()(SDXXA)(y)(S)()()(SDYYA)(z)(S)()()(SDZZA5：三元件式三元件式、四元件式四元件式。 制作最困难是与人的色制作最困难是与人的色感觉相一致的红色传感器。感觉相一致的红色传感器。 X刺激值分布曲线有两个刺激值分布曲线有两个峰值。要制造具有这种透峰值。要制造具有这种透过特性的滤色镜很不容易。过特性的滤色镜很不容易。所以一般用两个滤色镜来所以一般用两个滤色镜来代替。为了使结构简单，代替。为了使结构简单，蓝原色刺激值蓝原色刺激值(Z )光谱分布光谱分布比滤色镜所测定的值缩小比滤色镜所测定的值缩小约约14，再加上红色光谱，再加上红色光谱分布的

27、一部分。分布的一部分。正常色觉者正常色觉者(实线实线)和偏色觉和偏色觉者者(虚线虚线)的色感觉光谱分布的色感觉光谱分布5 预先准备颜色稳定的预先准备颜色稳定的若干颜色板作为标准色若干颜色板作为标准色，用最，用最接近试样颜色的色板进行测定，根据光电测色仪的测接近试样颜色的色板进行测定，根据光电测色仪的测定值与用分光光度计预先求得的标准差值而进行修正，定值与用分光光度计预先求得的标准差值而进行修正，但是这样操作很复杂，因此一般在用光电测色仪制定但是这样操作很复杂，因此一般在用光电测色仪制定标准色板时，都调整仪器本身，使测定值与分光光度标准色板时，都调整仪器本身，使测定值与分光光度计测色值计测色值X

28、、Y、Z相一致，采用这种方法每当颜色改相一致，采用这种方法每当颜色改变时，就要进行一次仪器的调整工作也很麻烦。变时，就要进行一次仪器的调整工作也很麻烦。 然而在光电测色仪中接上专用计算机，然而在光电测色仪中接上专用计算机，预先准备在预先准备在各种波段中修正卢瑟条件的程序各种波段中修正卢瑟条件的程序，可使工作效率提高，可使工作效率提高，复杂程度减少，同时将各个滤色镜进行修正，改为将复杂程度减少，同时将各个滤色镜进行修正，改为将三块滤色镜所输出的数据进行一次结合计算，并将结三块滤色镜所输出的数据进行一次结合计算，并将结果进行统计处理可改进修正精度，即使如此，修正后果进行统计处理可改进修正精度，即使

29、如此，修正后仍有在理论上不可避免的差异。仍有在理论上不可避免的差异。5光电测色仪大多是用光电测色仪大多是用 45o/ 0o 。 光电测色仪使用白板进行光电测色仪使用白板进行100修正，然而白修正，然而白板的校正值是用积分球式分光光度计进行测色板的校正值是用积分球式分光光度计进行测色的。由于受光的几何条件不相等，导致光电测的。由于受光的几何条件不相等，导致光电测色仪的精度降低。色仪的精度降低。5色卡色卡光电测色仪光电测色仪 Minolta CR-100分光光度仪分光光度仪Macbeth MS-2000XYZXYZ5R 6430.0627.8823.4231.7029.1325.555YR 642

30、8.1526.9815.9228.9027.2416.895Y 6427.0728.0613.7327.3428.5114.585GY 6423.9027.7715.2824.7528.4716.075G 6422.0428.2625.2823.5129.9625.555B 6421.2826.1037.0923.7628.7738.855PB 6424.1726.2540.1126.8829.1042.885P 6428.1727.2526.2930.2029.2738.995RP 6432.4829.9029.4134.2831.5131.60545o入射和入射和0o反射的测色几何条件近似

31、于目测，反射的测色几何条件近似于目测，只要能准确调整卢瑟条件，光电测色还是能只要能准确调整卢瑟条件，光电测色还是能接近于理想的。接近于理想的。若测色数据用于计算机配色，可将色样和试若测色数据用于计算机配色，可将色样和试染织物同时测色，再通过计算机修正计算予染织物同时测色，再通过计算机修正计算予以缩小。以缩小。对修正计算后的试样进行试染。对修正计算后的试样进行试染。5 数字测色色差计由光电源、探测器、主机计算机、数字测色色差计由光电源、探测器、主机计算机、打印机、标准色板和测试附件组成。探测器采用打印机、标准色板和测试附件组成。探测器采用450的照明观察方法，以单光源、双光束及非球面镜和螺的照明

32、观察方法，以单光源、双光束及非球面镜和螺纹透镜的结构，同时取半球面反射辐射的原理，使各纹透镜的结构，同时取半球面反射辐射的原理，使各接受器获得均匀的信号。接受器获得均匀的信号。 目前用于光电测色的测色仪有多种，北京理工大学目前用于光电测色的测色仪有多种，北京理工大学研制的研制的FS-100FS-600型便携式色差计就是其中之一。型便携式色差计就是其中之一。其国外同类仪器有：日本日电公司其国外同类仪器有：日本日电公司P6R-100DP型，美型，美能达公司能达公司CR-100型、型、CR-200型，美国亨特实验室型，美国亨特实验室D25-PC2型等。型等。5标准照明体标准照明体：输出：输出D65、

33、10o视场下的色度值视场下的色度值色差色差 E：HunterLab、L*a*b*、 L*、 C*、 H*准确度：准确度： X、 Y 1.5； x、 y 0.02重复性：重复性： E*ab 0.15测色面积：测色面积： 20 mm、 24 mm、两种、两种照明探测方式：照明探测方式： FS-100型型0d、FS-200型型045 FS-300型型30o照明同轴探测照明同轴探测 FS-400型型d0、FS-500型型450 FS-600型透射色差计型透射色差计(测量厚度测量厚度1040 mm)工作电源：工作电源：AC 220 V l0 50 Hz 35 光密度计非常类似与光电测色仪，光密度计非常类

34、似与光电测色仪，主要差别主要差别在于接收系统的总光谱灵敏度不符合在于接收系统的总光谱灵敏度不符合CIE规定的规定的标准观察者光谱三刺激值标准观察者光谱三刺激值。 尽管光密度计测得的值不是尽管光密度计测得的值不是CIE标准观察者标准观察者观察到的颜色，但它仍在产品生产过程及材料观察到的颜色，但它仍在产品生产过程及材料质量控制中非常合适和有用的仪器。质量控制中非常合适和有用的仪器。光密度计标准：光密度计标准： D（s；g：g；s） 例如：例如：DR（3000 K；0o5o：45o5o , V） 表示用一色温为表示用一色温为3000 K的光源正入射样品，的光源正入射样品，以以45o眼睛观察反射光密度

35、，下标眼睛观察反射光密度，下标R指测量反射指测量反射光密度。光密度。5反射测量反射测量：建议采用：建议采用45/0照明和观测条件。照明和观测条件。：彩色密度术主要应用于照相业和图片艺术品印：彩色密度术主要应用于照相业和图片艺术品印刷业产品的加工及生产质量控制。例如反射和透射印刷业产品的加工及生产质量控制。例如反射和透射印刷品晒印曝光量的计算和控制。刷品晒印曝光量的计算和控制。透射测量透射测量：有两种照明和观测条件：有两种照明和观测条件：（1）漫射）漫射，即照明是准直的并正入射样品表面，以半，即照明是准直的并正入射样品表面，以半球面来接收；球面来接收；（2）镜向）镜向，即入射和透射光被限制在一小

36、锥角内，锥，即入射和透射光被限制在一小锥角内，锥角大小要详细说明。例如角大小要详细说明。例如 f / 4.5 或或 f / 1.6 等。等。 在图片艺术品印刷中，光密度计用于印刷机的质量在图片艺术品印刷中，光密度计用于印刷机的质量控制，用它可评价最后的印刷图象，确定在制版时蒙控制，用它可评价最后的印刷图象，确定在制版时蒙片修正的要求等。随着现代固体接收系统的灵敏度和片修正的要求等。随着现代固体接收系统的灵敏度和稳定度的提高，光密度计已能进行在线测量。稳定度的提高，光密度计已能进行在线测量。51、荧光增白剂、荧光增白剂 目前荧光增白剂广泛地用于纸张、纺织物、目前荧光增白剂广泛地用于纸张、纺织物、

37、塑料等方面以提高它们在可见光谱蓝区的反射塑料等方面以提高它们在可见光谱蓝区的反射比。比。 荧光增白剂本身并不是白色的，它对色调的荧光增白剂本身并不是白色的，它对色调的影响是由于在近似白色的物体中添加了可见光影响是由于在近似白色的物体中添加了可见光谱蓝光区的荧光发射而产生的目视增白效果。谱蓝光区的荧光发射而产生的目视增白效果。 我们定义染料荧光的我们定义染料荧光的CIE三刺激值之和为三刺激值之和为有有效荧光效荧光，而增白效果则正比于有效荧光。此时，而增白效果则正比于有效荧光。此时有效荧光可以作为增白本领的度量。有效荧光可以作为增白本领的度量。55 荧 光 染 料荧 光 染 料是染料的一种，是染料

38、的一种，它吸收可见光它吸收可见光和近紫外辐射和近紫外辐射的能量后又发的能量后又发射波长不同的射波长不同的可见光。可见光。为吸收谱，为吸收谱，为发射谱为发射谱若丹明溶液的吸收和发射光谱若丹明溶液的吸收和发射光谱51、总光谱辐亮度因数、总光谱辐亮度因数 总光谱辐亮度因数是在多色光照明下，来自荧光物总光谱辐亮度因数是在多色光照明下，来自荧光物体表面的反射和发射的辐亮度与在相同照明观测条件体表面的反射和发射的辐亮度与在相同照明观测条件下非荧光参考样品的反射辐亮度之比。下非荧光参考样品的反射辐亮度之比。CIE于于1977年正式定义其为年正式定义其为“相对辐亮度相对辐亮度”或或“光谱辐光谱辐亮度因数亮度因

39、数”，表达式如下：，表达式如下： T( ) = S( ) + L( )式中式中 T( )为波长为波长 处的总光谱辐亮度因数处的总光谱辐亮度因数； S( )为波为波长长 处反射辐亮度因数处反射辐亮度因数(介质反射的辐亮度与在相同辐介质反射的辐亮度与在相同辐照条件下完全反射漫射体的辐亮度之比照条件下完全反射漫射体的辐亮度之比)；(介质荧光的辐亮度与在相同辐介质荧光的辐亮度与在相同辐照条件下完全反射漫射体的辐亮度之比照条件下完全反射漫射体的辐亮度之比)。5 T( ) = S( ) t( ) + F( )/S( ) r( ) = t( ) + F( )/S( )式中：式中： t( )为样品的真实光谱反

40、射比为样品的真实光谱反射比 r( )为参考标准的光谱反射比为参考标准的光谱反射比(设设 r( )=1) S( )为所用光源的光谱辐亮度为所用光源的光谱辐亮度 L( ) = F( )S( ) 在测量样品的总光谱辐亮度因数时应使用漫在测量样品的总光谱辐亮度因数时应使用漫射光照明，样品法线和观测方向夹角不应超过射光照明，样品法线和观测方向夹角不应超过10o，即，即d0条件，反射比条件，反射比 t( )用辐亮度因数用辐亮度因数 S( )代替。代替。5 在光源在光源S( ) 照明下，样品吸收的总的量子数为照明下，样品吸收的总的量子数为N，其，其真实荧光光谱发射率为真实荧光光谱发射率为F( )。 如果用另

41、一个光源如果用另一个光源S*( ) 照明样品，吸收的量子数为照明样品，吸收的量子数为N*，则真实荧光光谱发射率为：，则真实荧光光谱发射率为：F*( ) = (N*N) F( ) 荧光通量的光谱功率分布仅仅与荧光样品的发射光谱荧光通量的光谱功率分布仅仅与荧光样品的发射光谱有关，而发光强度却与两个参数有关：有关，而发光强度却与两个参数有关： 材料的荧光量子产出率；材料的荧光量子产出率； 材料吸收用来激发荧光的总光子数。材料吸收用来激发荧光的总光子数。：根据定义进行的直接测量法根据定义进行的直接测量法，此时照明光源的光谱功，此时照明光源的光谱功率分布必须标准化并且要仔细控制；率分布必须标准化并且要仔

42、细控制；分别测量分别测量 S( )和和 L( )，然后根据光谱功率分布把它们然后根据光谱功率分布把它们结合起来。结合起来。5测量总光谱辐亮度因数的光学系统测量总光谱辐亮度因数的光学系统 d/05测量总光谱辐亮度因数的光路测量总光谱辐亮度因数的光路 (0/45)5曲线曲线1：含有荧光增白别样品的总辐亮度因数：含有荧光增白别样品的总辐亮度因数曲线曲线2：该样品的普通反射比：该样品的普通反射比曲线曲线3：该样品的荧光发射：该样品的荧光发射曲线曲线4：某非荧光白色样品的总辐亮度因数和反射比：某非荧光白色样品的总辐亮度因数和反射比5曲线曲线l：总光谱辐亮度因数：总光谱辐亮度因数曲线曲线2：普通反射比：普

43、通反射比曲线曲线3：荧光辐亮度因数：荧光辐亮度因数5系统主要组成部分：系统主要组成部分： 激发单色仪激发单色仪 传播光路传播光路 样品支架样品支架 分析单色仪分析单色仪 该装置该装置可测量可测量在单色辐照和单色接收条件下的在单色辐照和单色接收条件下的荧光发射、激发或吸收谱及光谱反射因数荧光发射、激发或吸收谱及光谱反射因数。通常。通常是用是用45/0条件，但也可使用积分球。对该系统的条件，但也可使用积分球。对该系统的唯一唯一，以便排除系统中的荧光发射。，以便排除系统中的荧光发射。51、发射谱；、发射谱；2、激发谱；、激发谱；3、反射辐亮度因数、反射辐亮度因数5 双单色仪测量数据可用于计算荧光量子产出双单色仪测量数据可用于计算荧光量子产出绿、反射分量和荧光分量的三刺激值及其他色绿、反射分量和荧光分量的三刺激值及其他色度学参数，例如白色样品的白度等。度学参数，例如白色样品的白度等。荧光材料的色度学计算的公式荧光材料的色度学计算的公式： 式中：式中：Ti 为总的三刺激值为总的三刺激值 X、Y、Z S( )为反射辐亮度因数为反射辐亮度因数 S( )为照明体的光谱功率分布为照明体的光谱功率分布 ti( )为为CIE光谱三刺激值光谱三刺激值 F( )为样品的真实荧光发射为样品的真