第一章 密度测量技术

1、第一章第一章 密度测量技术及测量误差分析密度测量技术及测量误差分析第一节第一节 密度测量技术密度测量技术 印刷中密度一般指印刷中密度一般指“光学密度光学密度”，反映光线与物，反映光线与物体相互作用过程发生的反射、透射、选择性吸收等体相互作用过程发生的反射、透射、选择性吸收等物理现象。可定义为表面吸收入射光的比例。吸收物理现象。可定义为表面吸收入射光的比例。吸收光量大，密度就高；吸收光量小，密度就低。光量大，密度就高；吸收光量小，密度就低。反射密度反射密度：相纸或印刷品是不透明的，因而称反相纸或印刷品是不透明的，因而称反射密度射密度。透射密度透射密度：照相胶片是透明的，称透射密度。照相胶片是透明

2、的，称透射密度。1. 反射密度：反射密度：1）、反射率：）、反射率：2)、反射形式：、反射形式：b.漫反射：各处光通量相等；漫反射：各处光通量相等；a.定向反射（镜面反射）定向反射（镜面反射）：c.介于两者之间：介于两者之间：反射密度：反射密度：D=lg 1r图图 1-10rr000r3)、印刷中常见反射形式：、印刷中常见反射形式：粗面纸张光泽面纸张玻璃镜面图 1-21)、观察一个用集中光源照明、观察一个用集中光源照明普通印品表面图象：普通印品表面图象：2、反射测定：、反射测定：A点：点： = 全反射光全反射光+漫反射光漫反射光 ， 全反射光成分最大；全反射光成分最大； B点：点： = 漫反射

3、光漫反射光 ， 所含噪音光源最少，所含噪音光源最少，标准光源放置：0/45角 或 45/0角；45光源AB图 1-8常见各类纸张印刷品等常见各类纸张印刷品等2). 不同情况比较：不同情况比较：Sa=最大值，最大值，Sb=0Sa = SbSa Sb0SaSb45c.普通纸张Sa0Sb45a.镜 面Sa0Sb45b.无光白色表面如图 1-9反射测定的结果与几何条件和被反射测定的结果与几何条件和被测面的光泽性质密切相关。测面的光泽性质密切相关。d. 密度值与明暗变化呈线形关系密度值与明暗变化呈线形关系 原理：原理：密度的测量，并不是直接测量密度，而密度的测量，并不是直接测量密度，而是将被测点亮度和标

4、准白板亮度进行比较，再经是将被测点亮度和标准白板亮度进行比较，再经过计算后得出密度值。过计算后得出密度值。c. 标准白板：标准白板： 硫酸钡硫酸钡 人为地把人为地把=1a. 亮度系数：亮度系数： LML0b. 基准区域表面特性应接近理想无光白色表面基准区域表面特性应接近理想无光白色表面反射密度反射密度 D=lg 1 LML0 D=lg 1传感器传感器定标白板定标白板滤光片滤光片图图 1-103、反射密度测量原理、反射密度测量原理在相同的光学条件下在相同的光学条件下4. 透射密度透射密度1）、透射率：）、透射率： =02）.透射密度：透射密度：0 1lgD5、透射密度测定：、透射密度测定：1）、

5、几何条件：）、几何条件：底片、四色分色片等底片、四色分色片等a. 入射光束必须从半空间均匀地透过物体；入射光束必须从半空间均匀地透过物体；b. 传感器只接受垂直于被测物体且在传感器传感器只接受垂直于被测物体且在传感器所在范围之内的光。所在范围之内的光。S光源图 1- 42）、必要性：）、必要性：已知物体已知物体M1的透射率的透射率=1，a.用平行光；用平行光；b.用漫射光；用漫射光；两者的入射光通量相同。两者的入射光通量相同。S1接收光通量接收光通量 S2接收光通量接收光通量 S1的密度值的密度值 S2接收光通量接收光通量 S1密度值密度值 S2密度值密度值S1平行平行光源光源S2平行平行光源

6、光源MtMs00图 1-63）、满足几何条件的措施：）、满足几何条件的措施：乌布利希球乌布利希球4）、卡里尔（）、卡里尔（Callier）效应：）效应： a. 由于被测对象的漫射性能不同或测量条件不同所引由于被测对象的漫射性能不同或测量条件不同所引起的透射密度示值有差异的现象。称为起的透射密度示值有差异的现象。称为卡里尔现象卡里尔现象。卡里尔系数卡里尔系数 =D平行光平行光D漫射光漫射光挡板L1S2图 1-7 b. 同一物体用平行光和漫反射光照明时测得的密度值的商数同一物体用平行光和漫反射光照明时测得的密度值的商数称为称为卡里尔系数卡里尔系数衡量软片的照相性能。衡量软片的照相性能。 卡里尔系数

7、可以作为软片中银粒子大小的卡里尔系数可以作为软片中银粒子大小的度量。对软片的图像进行处理和转换时，卡里度量。对软片的图像进行处理和转换时，卡里尔系数应减到最小；在对电子分色作灰平衡标尔系数应减到最小；在对电子分色作灰平衡标定时，采用非银梯尺就是为了避免卡里尔效应定时，采用非银梯尺就是为了避免卡里尔效应带来的偏差。带来的偏差。卡里尔系数的作用：卡里尔系数的作用：色密度：色密度： 色密度即颜色的密度，以用途目的不同，有各种色密度即颜色的密度，以用途目的不同，有各种表示方法。表示方法。 三色密度：三色密度：用密度计的三色滤色片测量三色用密度计的三色滤色片测量三色密度。用于测试的滤色片，通常用柯达雷登

8、滤色密度。用于测试的滤色片，通常用柯达雷登滤色片：片：No.47B(蓝紫蓝紫 )，（绿），（红），（绿），（红）色度：色度：用用CIE制定的测色系统制定的测色系统X、Y、Z三刺激三刺激值进行计算值进行计算分光密度：分光密度：用分光计测定单一波长光的反射密度。用分光计测定单一波长光的反射密度。各种色可用（色调各种色可用（色调T，饱和度，饱和度S,明度明度D)完整地表完整地表示出来。示出来。第二节：印刷中彩色密度测量的种类第二节：印刷中彩色密度测量的种类第二节：印刷中彩色密度测量的种类第二节：印刷中彩色密度测量的种类Sr滤光片S滤光片作用：允许一定带宽的滤光片作用：允许一定带宽的可见光谱通过。将可

9、见光分段。可见光谱通过。将可见光分段。滤光片通过光线的波长范围，滤光片通过光线的波长范围，分为宽带、窄带。分为宽带、窄带。 彩色密度测量与滤光片的颜色和滤光彩色密度测量与滤光片的颜色和滤光片通频带的宽度有关系。片通频带的宽度有关系。通频带n1 1、光谱色密度、光谱色密度0M D( 0 )=lg（0 ）1b. b. 定义：将定义：将等于某一波长等于某一波长0，所测所测得的值，称为光谱色密度。得的值，称为光谱色密度。c. c. 特点：测量某一波长的反射。特点：测量某一波长的反射。d. d. 用途：用于科学研究，单色测量用途：用于科学研究，单色测量 实际生产用途较少实际生产用途较少a. 色密度：在俯

10、视条件下，用色密度：在俯视条件下，用补色滤色片测的密度值。补色滤色片测的密度值。n2 2、窄带滤光色密度、窄带滤光色密度 1M D（ ）=lg （ ）1a.a.波长范围：波长范围：20-40nm20-40nmb.b.特点：不能反映油墨层的颜色；特点：不能反映油墨层的颜色；当被测介质厚度变化时，密度增量当被测介质厚度变化时，密度增量比较明显。比较明显。c.c.用途用途: : (1) (1) 用于测量墨层厚度；用于测量墨层厚度； (2(2）计算网点扩大率、叠印率、）计算网点扩大率、叠印率、油墨的色强度油墨的色强度；d.d.应用：海德堡自动输墨系统应用应用：海德堡自动输墨系统应用此此原理控制墨量大小

11、。原理控制墨量大小。weeLL)()(3、宽带滤光色密度、宽带滤光色密度a.a.波长范围：波长范围：40-80nm40-80nmb.特点：特点：(1)密度值变化小；密度值变化小； (2)容易估计颜色的色相。容易估计颜色的色相。c.用途用途 ： (1)评价油墨的色相、灰度、透明度；评价油墨的色相、灰度、透明度； (2)应用于对油墨、纸张的颜色特征进行估计应用于对油墨、纸张的颜色特征进行估计 (3)应用校色设备之中。应用校色设备之中。 1M校色原因：校色原因：滤光片、光源等滤光片、光源等分色时产生基本色不足，互分色时产生基本色不足，互补色过多的问题补色过多的问题dSSdSSDrLKrLKF)()(

12、)()()()(lg4、视觉密度、视觉密度b.测量采用：测量采用： 视觉滤光片视觉滤光片Sr（）（）S（） a.定义：对非彩色图象进行测定时定义：对非彩色图象进行测定时得到的密度值。即亮度密度。得到的密度值。即亮度密度。dSSdSSDrLKrLKF)()()()()()(lgdVSdVSDLKLKV)()()()(lgc.其共同作用的效果是模仿了人的视觉与人眼其共同作用的效果是模仿了人的视觉与人眼的灵敏度一致性，非彩色密度测量模拟人的眼的灵敏度一致性，非彩色密度测量模拟人的眼睛看到的非彩色的深浅，所测值与人眼吻合。睛看到的非彩色的深浅，所测值与人眼吻合。定义：用视觉滤色片测量非彩色图象定义：用

13、视觉滤色片测量非彩色图象进行测量时得到的密度值进行测量时得到的密度值V（）Sr（）（）=d.关键：关键：V（），决定仪器的好坏。），决定仪器的好坏。 密度计设计时的决定因素密度计设计时的决定因素视觉滤视觉滤色片必须满足色片必须满足卢瑟条件卢瑟条件第三节：密度计第三节：密度计一：常见密度计及技术指标：一：常见密度计及技术指标：1、种类及型号：、种类及型号： T(transmission)-透射；透射；R(Reflection)-反射反射 DM(Densito Meter)-密度计；密度计；D(Dot Meter)-网点面积测网点面积测量仪；量仪； TR-透、反射两用；透、反射两用；TD-透射密度

14、计透射密度计 DT-网点面积透射测量网点面积透射测量; RD-反射密度计反射密度计; 一般后面的阿拉伯数字表示该密度计的产品序号等一般后面的阿拉伯数字表示该密度计的产品序号等.例如例如: TR524型型; TR524AD型型; TR524MD型型; TR524AMD型型 迅速显示四色印刷油墨的密度、迅速显示四色印刷油墨的密度、网点和叠印率；网点和叠印率； 自动颜色选择，无须转换滤色镜自动颜色选择，无须转换滤色镜测量；测量； 能清楚显示读数、颜色和功能在能清楚显示读数、颜色和功能在显示屏上；显示屏上； 可连接打印机或个人电脑。可连接打印机或个人电脑。爱色丽爱色丽400系列彩色反射密度仪系列彩色反

15、射密度仪 测量各种底片菲林的密度测量各种底片菲林的密度, ,包括正包括正网点和负网点网点和负网点; ; 监控显影机的化学程序是否正确监控显影机的化学程序是否正确; 帮助校准照排机帮助校准照排机; ; 可连接打印机或个人电脑可连接打印机或个人电脑爱色丽爱色丽361型台式透射密度计型台式透射密度计 T120/RT120透射透射/反射密度计反射密度计（由德国（由德国TECHKON公司制造）公司制造） 密度；密度； 网点百分比网点百分比； 可配定位板、偏振光过滤器；可配定位板、偏振光过滤器； 可通过串口输出数据。可通过串口输出数据。 R410/R410e彩色密度计彩色密度计（由德国（由德国TECHKO

16、N公司制造）公司制造） 密度和密度差；密度和密度差； 灰色和彩色平衡；灰色和彩色平衡； 网点百分比和网点增大；网点百分比和网点增大； 印刷对比度；印刷对比度； 叠印、灰度、色调叠印、灰度、色调 密度测量范围：密度测量范围： 0.00-2.50D 网点测量范围：网点测量范围： 0 - 100% 测量孔径：测量孔径： 3.2mm 几何条件：几何条件： 0/45 RS400扫描式密度计扫描式密度计（德国（德国TECHKON公司制造）公司制造） 在任意的印品控制条上自动检在任意的印品控制条上自动检测密度、网点增大。底部滑轮保证测密度、网点增大。底部滑轮保证垂直扫描轨迹。垂直扫描轨迹。 配备配备TECH

17、KON ExPresso软件，软件，可以众多信息，从而减少作业准备可以众多信息，从而减少作业准备时间及损耗，改进印刷质量。时间及损耗，改进印刷质量。软件适合软件适合Windows及及Macontosh平台平台爱色丽爱色丽X-Scan扫描扫描式密度仪系统式密度仪系统本机自动化程度高、操作简单；本机自动化程度高、操作简单；能迅速提供所需要的测试信息；能迅速提供所需要的测试信息；快捷的扫描测试速度；快捷的扫描测试速度；可以测试密度、反差、实地网可以测试密度、反差、实地网点百分比、网点扩大值、印品点百分比、网点扩大值、印品相互比较的相对值，扫描面积，相互比较的相对值，扫描面积，套印情况、中性灰、色相偏

18、差套印情况、中性灰、色相偏差等，并能将所测数据在显示屏等，并能将所测数据在显示屏上显示。上显示。德纳福德纳福T6CR黑白密度计黑白密度计德纳福德纳福T6RL彩色密度计彩色密度计主要用于现场测量主要用于现场测量 二：密度计使用注意事项：二：密度计使用注意事项： （1）.测量几何条件：测量几何条件： 0 /45 或或 45 /0 例例-如图：如图： a. 右图右图,有规律的波纹有规律的波纹,则测量的值则测量的值不准确不准确 b.下图，加一反射环修改后，测下图，加一反射环修改后，测量时将漫射光线集中，使测量结量时将漫射光线集中，使测量结果误差最小。果误差最小。 c.测量孔径：测量孔径：720nm(可

19、见光谱的近红外部位）必须用红外吸收可见光谱的近红外部位）必须用红外吸收滤色片滤色片b. 常用元件：光电池，光电倍增管，半导体二极管等常用元件：光电池，光电倍增管，半导体二极管等 (4) 滤光片：滤光片： a. 按测量颜色：按测量颜色： 红（红（620nm)、绿、绿(530)、蓝、蓝(430)、视觉滤、视觉滤光片；测量黄、品、青油墨的密度及非彩色密度。光片；测量黄、品、青油墨的密度及非彩色密度。 b. 按使用目的：宽带、窄带、偏振滤光片、红外抑制滤按使用目的：宽带、窄带、偏振滤光片、红外抑制滤光片；光片；三、常用滤光片的特性：三、常用滤光片的特性：(1) 视觉滤光片：视觉滤光片： a. 作用：抑

20、制传感器对蓝紫光敏度及对绿光灵敏度与作用：抑制传感器对蓝紫光敏度及对绿光灵敏度与人眼不一致的现象，使密度计得以模拟人眼的视觉响人眼不一致的现象，使密度计得以模拟人眼的视觉响应，与人眼感受的亮度值一致。应，与人眼感受的亮度值一致。 b. 视觉密度测量的正确性检验：视觉密度测量的正确性检验： 用密度计测量标准灰梯尺，测得值与标准值一致用密度计测量标准灰梯尺，测得值与标准值一致； 柯达无银灰梯尺柯达无银灰梯尺 在在A A光源下用色度法测量非测色样本的亮度参数值光源下用色度法测量非测色样本的亮度参数值Y Y，除以，除以100100后求倒数的对数值，结果应与标准值一致后求倒数的对数值，结果应与标准值一致

21、； 色度计色度计(2) 宽带滤光片：宽带滤光片： a. 选用红、绿、蓝滤光片测色密度：选用红、绿、蓝滤光片测色密度： 色密度测量是通过测量求得印刷面上某种颜料的相对量，色密度测量是通过测量求得印刷面上某种颜料的相对量，而一个补色滤光片的光谱通常是与标准的三原色油墨的主吸而一个补色滤光片的光谱通常是与标准的三原色油墨的主吸收带的范围相一致，故通过测量透过补色滤光片的光强可以收带的范围相一致，故通过测量透过补色滤光片的光强可以得知颜料的相对变化量。得知颜料的相对变化量。 b.特点：特点： 由于只测量部分视觉光谱，测得数据的值与人眼感觉不由于只测量部分视觉光谱，测得数据的值与人眼感觉不太适应；太适应

22、；使用滤光片的密度读数可以指示某种油墨的相对量，但不使用滤光片的密度读数可以指示某种油墨的相对量，但不能指示色相，但同时使用三个滤光片的密度读数，可大概判能指示色相，但同时使用三个滤光片的密度读数，可大概判定被测色的色相定被测色的色相; ; 如如Dr =1.5 Dg =0.6 Db=0.3 Dr =1.5 Dg =0.6 Db=0.3 C C 墨墨 用不同密度计测量同一色，难以给出相同值；用不同密度计测量同一色，难以给出相同值；(3) 窄带滤光片：窄带滤光片： a. 特点：特点： 提高测量值的灵敏性，并保持仪器间数据的一致性；提高测量值的灵敏性，并保持仪器间数据的一致性； 对黄墨来说窄带测量具

23、有特殊意义对黄墨来说窄带测量具有特殊意义； 应用：印刷车间过程控制，墨层厚度。应用：印刷车间过程控制，墨层厚度。原色原色滤光片滤光片波峰波峰全值宽度全值宽度YB43080nmMG536100nmCR624100+红外红外原色原色滤光片滤光片波峰波峰全值宽度全值宽度YB43030MG53630CR62430宽带滤光片光学性能宽带滤光片光学性能窄带滤光片光学性能窄带滤光片光学性能四、密度计的标定：四、密度计的标定： 1、标定、标定把密度计的显示状态调整到合适的状态。把密度计的显示状态调整到合适的状态。 2、标定分类：、标定分类： A. 低端标定：低端标定： 白板定标，密度计调零；白板定标，密度计调

24、零； 纸张调零：优化阶调复制和评价油墨时用，纸张调零：优化阶调复制和评价油墨时用，排除纸张影响。排除纸张影响。 B. 高端高端 标定：标定： 黑板定标，使密度具有最佳的最大显示值；黑板定标，使密度具有最佳的最大显示值； 反射最高反射最高3.0，透射最高，透射最高4.0 C. 线形标定：线形标定： 在整个范围内对密度值进行修订，用工厂提供的在整个范围内对密度值进行修订，用工厂提供的标准灰梯尺做标准（长时间）标准灰梯尺做标准（长时间）偏振滤光片偏振滤光片 由于油墨渗透产生的色彩饱和度变化，通过由于油墨渗透产生的色彩饱和度变化，通过偏振滤光片消除油墨表面量墨的反射。偏振滤光片消除油墨表面量墨的反射。

25、“T”状态响应状态响应 “T”状态响应：密度计经过适当定标后，能状态响应：密度计经过适当定标后，能够得到相互一致的测量量。够得到相互一致的测量量。“T”状态的特征是：状态的特征是：光源、滤光片、传感器三者的光谱乘积对数值的光源、滤光片、传感器三者的光谱乘积对数值的分布必须符合标准；实际上光谱乘积描述了一个分布必须符合标准；实际上光谱乘积描述了一个密度计在给定波长上的总响应。密度计在给定波长上的总响应。低端低端标定标定密密度度计计显显示示的的标标定定值值理想的关系理想的关系密度计传感密度计传感器的响应值器的响应值D. 滤光片更换：滤光片更换： 滤光片褪色，所测密度值偏小，应及时滤光片褪色，所测密

26、度值偏小，应及时更换滤光片。更换滤光片。0第四节、密度测量误差分析第四节、密度测量误差分析一：相加法则与比例法则失效一：相加法则与比例法则失效 1、郎伯、郎伯-比尔定律：比尔定律： a.理想情况下，密度值随墨层厚度的增加成比例地增加理想情况下，密度值随墨层厚度的增加成比例地增加xex0)( 对公式取对数对公式取对数 D=x例例1：如右图，原则上两层墨层，：如右图，原则上两层墨层，应是应是 (x1+ x2) 或或 ( 1+ 2) x但是由于表面反射等误差引起但是由于表面反射等误差引起值的差异，使相加法则失效。值的差异，使相加法则失效。(x)x1x2b.密度值的相加性原则在透射测量的情况相当准确密

27、度值的相加性原则在透射测量的情况相当准确,但对反射测量是不精确的，只具有近似意义。但对反射测量是不精确的，只具有近似意义。2、比例法则失效：、比例法则失效： a. 玛瑞玛瑞-戴维斯公式戴维斯公式%100101101stDDFF 网点面积网点面积 Dt网点网点密度密度 Ds实地密度实地密度b. 计算网点覆盖率，须根据测得的亮度信号换算计算网点覆盖率，须根据测得的亮度信号换算出密度值，这是不必要的，可以根据光电二极管出密度值，这是不必要的，可以根据光电二极管接受的光通量进行换算。接受的光通量进行换算。%100%100101101sptpDDstF)/lg()/lg(pstspttDD由由避免了对数

28、计算所产生的偏差避免了对数计算所产生的偏差二、亮调测量误差二、亮调测量误差a. 实践证明，当用实践证明，当用M-D公式计算网点面积率时，在亮公式计算网点面积率时，在亮调会产生不允许的计算误差。调会产生不允许的计算误差。 例例2：当网点密度：当网点密度Dt=0.025，实地密度，实地密度 Ds=2.00，仪，仪器精度为器精度为0.01。 分析：仪器值可能为分析：仪器值可能为Dt1 =0.02， Dt2 =0.03，%100101101stDDF 则：经计算得，则：经计算得，F1=8.88%。F2=6.74%， F=F2-F1=2.14% 1% 规定：规定： 在制版工艺中，强调要以在制版工艺中，强

29、调要以1%的网点覆盖率进行复制。的网点覆盖率进行复制。b. 结论：结论：当所用的测量密度计的测量精度当所用的测量密度计的测量精度为为1%时，不能用时，不能用M-D公式的计算结果控公式的计算结果控制和评判亮调图象的质量。制和评判亮调图象的质量。 c. 方法：方法：一般在实际生产中，用控制条来一般在实际生产中，用控制条来观察其上的小点子观察其上的小点子(1%-5%),用视觉直接观用视觉直接观察。察。布鲁钠尔控制条布鲁钠尔控制条中国印研所晒版中国印研所晒版信号条信号条三、对暗调的测量误差三、对暗调的测量误差 a. 例例3：当网点密度：当网点密度Dt=1.505，实地密度，实地密度 Ds=2.00，仪器精度为仪器精度为0.01。 分析：仪器值可能为分析：仪器值可能为Dt1=1.