第10章 色度的测量及其仪器

第10章色度的测量及其仪器

人眼有敏锐的辨别颜色能力,人们长期利用目视比较法来区别颜色。但目视法测量结果带有主观性,受到视觉适应性、人眼光谱响应差异、测量时人的状况等因素的影响。CIE标准色度系统为客观地测量物体颜色奠定了基础,可通过对物体颜色三刺激值的测量确定颜色。颜色测量仪器就是通过一定的途径求得三刺激值的工具。由于获得三刺激值的方式不同,测色仪器主要可分为两类：分光测色仪器和色度计。第10章色度的测量及其仪器

分光测色仪器是颜色测量最基本的仪器，其不直接测量颜色的三刺激值本身，而是测量物体的光谱反射或光谱透射特性，即测量物体的光谱辐亮度因数或光谱透射比。再选用CIE的标准照明体和标准观察者，通过积分计算求得颜色的三刺激值。色度计的响应类似人眼视觉，通过直接测得与颜色三刺激值成比例的仪器响应，换算出颜色三刺激值。三刺激值的获取由仪器内部完成，即用滤色镜来校正仪器光源和探测元件的光谱特性，使输出信号正比于颜色的三刺激值。密度计——不是标准颜色测量的仪器，其响应与标准观察者的响应无严格的对应关系。然而它也具有红、绿、蓝响应，故彩色密度计的响应和人类观察者的响应之间存在一定的关系。密度计在某些情况下能给出颜色测量的近似值，能十分精确地探测到颜色和色差的变化，因此，彩色密度计是颜色和颜色处理过程中进行质量控制的有效仪器，尤其在照相和印刷业。

10.1分光测色仪器

现代分光光度计由照明光源、色散系统和探测器等组成。通常在仪器内部将由色散系统产生的单色辐射分成样品和参考两条光路。当样品放在样品光路内时,两条光束相等的状态被破坏,探测器检测到差别,得到该波长上样品的透射比或反射比。10.1.1比较法测量与比较的标准分光光度计测量光谱透射比或光谱反射比都采用比较法，测量透射样品时选用空气作为参照标准，空气是理想透射体，在整个可见光谱范围内透射比均近似为1；液体样品则采用同样厚度的溶剂作为标准；测量反射样品时，虽然全反射漫射体的反射比在各波长上均为1，是理想的参照标准，但实际材料难以达到这样的特性，只能选择与它性质比较接近的材料作为工作标准。

10.1分光测色仪器比较的标准颜色测量中所选用的反射标准常采用的有硫酸钡(BaSO4)、海龙(Halon)、氧化镁(MgO)、碳酸钙(CaCO3)和陶瓷等。硫酸钡稳定性好，但不易清洁，常用于传递标准。海龙是一种多氟树脂,在可见光波段反射率非常接近硫酸钡,在红外波段优于硫酸钡,但在250~280nm处有微弱的发光性。氧化镁光谱选择性小，反射比大，但稳定性差，过去曾用作原始标准，1969年CIE已用完全反射漫射体取而代之。陶瓷使用方便，容易清洁，多用作仪器的工作标准。

10.1分光测色仪器比较的标准标准白板的技术条件在GB3979-83中有相应的规定：传递标准白板要求漫反射性能好,在380~760nm波段的反射比在95%以上,并且光谱选择性小,尽可能接近完全反射漫射体。当反射比值变化超过0.5%时,须重新校准。传递标准白板要求用高纯度硫酸钡粉末压制而成。工作标准白板应具有机械的耐久性和光学稳定性，有足够好的漫反射性；在380~760nm波长范围内光谱反射比高，且光谱选择性小；便于清洁，可用陶瓷白板或乳白玻璃等作为工作标准白板。参比白板应具有充分的漫反射特性，在380~780nm波长范围内的光谱反射比较高，且光谱选择性小，有一定的机械强度和光学稳定性。

10.1分光测色仪器比较法测量的实现方式:采用单光路，仪器只有一条光路，将参照物和样品依次放在光路中进行测量。其优点是能严格保持参照物和样品在完全相同的光路中进行测量，但缺点较多，因此很少采用。分光光度计中广泛采用双光束法。将单色光分成两束光，一束通过参照物，另一束通过样品。双光束系统最基本的要求是保持两光路对称，光学特性一致。在微机控制的仪器中，可用数值方法校正光学特性的不一致性。采用比较测量能够补偿测量中由于光源的不稳定以及控制器灵敏度、光学系统透射比、分光元件效率等随波长而变化的各种因素影响，由于这些因素对样品和参照物有相同的影响而自动地互相抵消。

10.1分光测色仪器10.1.2颜色测量的标准化由于颜色视觉的复杂性，颜色测量条件必须标准化，仪器间的测量结果才有可比性。测量样品的三刺激值时,照明光源选择标准照明体，常用的标准照明体有A，C，D65

测量样品的三刺激值时,要选用标准观察者，小视场(1~4)选用CIE1931标准色度观察者，大视场(10)时选取用CIE1964标准补充色度观察者。标准照明观察条件颜色测量时，光源照明和控制器收集光能的几何条件很重要，几何条件不一致会造成测量结果的差异。为统一测量结果,CIE规定了统一的几何条件。

10.1分光测色仪器

标准照明观察条件在透射样品测量中,一般采用对样品表面垂直方向照明，透射方向探测。照明光束的光轴与样品表面法线的夹角不超过5°,照明光束中任一光线与光轴的夹角不应超过5°,此几何条件不适合于漫透射物体。在反射样品(不透明物体)测量中，CIE1931年正式推荐四种测色的标准照明和观察条件垂直/45(缩写0/45)。<10;45±2;<845/垂直(缩写45/0)。垂直/漫射(缩写0/d)。<10;<5;<10%。反射率漫射/垂直(缩写d/0)。10.1分光测色仪器

一些带有漫反射和镜面反射混合反射的样品,其镜面反射的影响可用光泽吸收阱来削减。照明光束和观测方向不应完全在样品的法线方向上,以避免照明器或探测器与样品之间的相互反射。CIE规定在0/45,45/0,d/0条件下测得的光谱反射因数称为光谱辐亮度因数,记为0/45,

45/0,

d/0。在0/d条件下测得的光谱反射因数称为光谱反射比0。我国制定了国家标准(GB3978-83)，反射测量中采用45/0(0/45)有利于目视观察样品，其比积分球法更有效地排除镜面反射部分。积分球照明或积分球探测的主要优点是几乎与样品表面结构无关。这一点对许多纺织品和纸张的测量特别有用，因为它们的毛面和光面有显著的差别。镜面反射部分可包括在内，只要不加光泽吸收阱去消除样品的第一次表面反射即可，此时测得的是全反射量。用光泽吸收阱消除样品的镜面反射则测得的是漫反射量。10.1分光测色仪器样品光源样品光泽吸收器(a)d/0分光光度计(b)0/d分光光度计

分光测色仪器设计时必须按照以上规定的几何条件安排光路，可选择其中一种或多种条件。

仪器测试的数据也应说明是在何种条件下测量的结果。10.1.3分光测色仪器的组成A．光源分光测色仪器中光源的光谱分布不是关键因素，但光源必须在仪器的整个波长范围内发出连续的光辐射，且在每一波长上都应有足够能量，使探测元件有足够的信噪比。B．单色器能输出不同波长单色光的装置叫单色器。根据单色器中色散元件的不同大致有以下几类：(1)棱镜或光栅分光的单色器,是较高级的分光测色仪器中最常用的一种。它利用棱镜或光栅将光源能量色散成波长的函数,不同波长的单色光依次在空间排列成光谱带。转动色散元件或其它光学零件来控制落在单色器出射缝上单色光的波长。利用入、出射缝的宽度来控制单色光的带宽。为了得到更纯的单色光并减少仪器内的杂散光,有时一级单色器还不能满足要求,常将第一级单色器输出的单色光作为光源输入第二级单色器,再进行一次色散,这样组合在一起使用的单色器叫做双联单色器。10.1.3分光测色仪器的组成(2)滤光片分光的单色器。棱镜或光栅单色器结构较复杂，制造精度高，价格贵。由于相当多的颜色样品具有较平缓的光谱透射比或反射比曲线，可在整个波长范围内选择一些离散点来进行测量。这样对单色器的要求可简化，只需在有限个波长上提供一定带宽的单色光。(3)可调谐激光单色器。具有单色性好，能量高等优点，由于可调谐染料激光器等的发展，已能做到在一定波段内获得波长连续可调，单色性很好的强激光光束,为测色工作提供了一种高性能的单色器。但价格较贵。C．光度计量部分光度计量部分使从单色器射出的单色光正确地照射到样品上,用光电探测元件接收光能，测定样品的透射比或反射比。分光测色仪器都采用比较法测量及双光束光路。光度计量的具体方法有两种，即平衡法和比率法。10.1.3分光测色仪器的组成(1)光度的平衡法测量光学平衡法：单色光以双光束交替地照射标准样品和待测样品，因此探测器D输出一系列脉冲信号。将这两组脉冲信号的幅度进行比较，并通过伺服电机SM推动减光器改变光束强度，使探测器接收到从待测样品和标准样品上所反射的光度相等，即所谓光学平衡或达到光学零位。减光器可以是变密度的中性滤光片,光梳或偏振片等。在达到平衡时减光器的机械位置即代表标准样品和待测样品两个信号的比值。10.1.3分光测色仪器的组成(1)光度的平衡法测量电学平衡法：经过放大和解调的标准信号和样品信号分别流过波长补偿电位器及测量电位器,在测量标准信号的期间,继电器R标闭合把标准信号储存在电容器C标内,样品信号则储存在C样内。比较继电器快速地将C标和C样比较，如果二者电位不等，则差值被放大并经伺服电机推动测量电位器的触点，以达到C样与C标的电位相等即电学平衡。此时触点位置即代表标准和样品两个信号的比值。此触点与记录笔相连，可绘出曲线。10.1.3分光测色仪器的组成(2)光度的比率法测量。光度比率法是将解调后的标准信号输至一个差值放大器与一个基准电压V基相比较,标准信号太大时,减低光电倍增管的负高压或减小单色器的入射缝,标准信号太小时则相反,这样通过闭环的反馈系统保持标准信号始终稳定不变,说明此时光电探测器的灵敏度及系统的放大率已调整至正常水平,因此,可直接测量样品信号。由于标准信号已被归一化，所以测得的样品信号本身就是样品信号与标准信号的比率，即反射比或透射比。

10.1.3分光测色仪器的组成D．测量数据的处理和输出装置分光光度计输出的基本数据是光谱透射比和光谱反射比。其它数据都是根据其计算得到。随着计算机技术的发展，许多新型的仪器都备有微处理器，分光光度数据可以保存在存储器内，能以数字的形式显示、打印出来，并能驱动绘图机以图形显示出来。现代的分光测色仪器中，内装的微型计算机已和仪器有机结合，实现了测试计算自动化。10.1.4分光测色仪器分类

分光测色仪器可按若干不同的标准进行分类。例如：单光束或双光束仪器；单级单色仪和双级单色仪；目视分光测色仪器和光电分光测色仪器等。目视分光测色仪器的光度部分由均匀照明的样品视场和参考视场组成，可有控制地改变一个或两个视场的亮度。当眼睛看到两个视场亮度相等时，仪器的计数即为分光光度比值。因为目视分光光度计的测量既费时又易费神，所以，已被光电仪器所代替，一般不再使用。光电分光测色仪器种类繁多，由于固体探测器的发展，出现了一种在极短时间内同时可测得各波长上样品光谱特性的分光仪器。10.1.4分光测色仪器分类分光光度法：光谱扫描、同时探测全波段光谱。(1)光谱扫描法：利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能量,实现光谱功率分布测量。特点：精度很高，但测量速度较慢。(2)同时探测全波段光谱法:(a)多光路探测技术：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。(b)多通道探测技术：即平行探测法。优点：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量系统都是采用多通道技术。10.1.4分光测色仪器分类多通道测色系统的照明光源：脉冲式、直流式脉冲光源：接近D65的脉冲氙灯、高光强、即时精度和重复性高直流式照明：色温接近A光源的卤钨灯，光源稳定、短波光强低、影响精度。10.1.5现代分光光度计的特点(1)测色和计算速度快20世纪30年代一只样品测色需2分钟以上，20世纪80年代初Macbeth公司的2020光栅分光型测色只要3秒钟，瑞士Datacolor公司DC3520R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6秒钟，而到80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0.3秒，90年代，该公司的3881Texflash型、DC3890型、ELrepho2000A型、脉络式分光光度计、Mixflash型等测色时间仅需0.1秒。(2)测色精确度和准确度高

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。10年前所用的测色仪器其波长间隔多在5nm、10nm、20nm，至今瑞士Datacolor公司产品波长间隔已达0.8nm。可以从仪器的稳定性即短期或长期的重现性来加以考核，过去反射率达±0.2％，现达±0.01％～0.02％。(3)测色功能多样化

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，测色对象可包括有光泽和无光泽的。例如纤维、织物、塑料、油漆、陶瓷、纸张等，能进行镜面和非镜面测定。不论是散射性的，反光性的，透明性的，遮盖性的，荧光性的等等表面均不受限制，还可进行色差、白度等计算，各种计算公式可任意选择或配制。测色条件诸如光源、视场、分光间隔等均可变化。有的仪器正、逆向(多色光和单色光照明)均可测定；反射、透射皆可应用。有的仪器如瑞士MCS能用于大型物体(汽车)或不可裁割物体的颜色测量。(4)操作的简便性

现代测色用分光光度计的测色操作过程，自始至终是自动进行，包括仪器标准、波长间隔的调整、测色条件改变、反射率换算、各种测色计算、读数和输出，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结合终端。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，计算机能将绝对反射值予以存储，并用来标定仪器，从而保证仪器在标准状态下工作。l、样品摆放台2、测量孔径3、积分球4、紫外光调整5、量度光度纤维6、光源控制仪7、微处理器8、电子界面9、参考光度纤维10、电源11、单色仪12、控制闪光装置瑞士Datacolor3890测色原理图GESpectrophotometerDiano-MatchScanSpectrophotometerHunterD54P-5SpectrophotometerZeissDMC-26SpectrophotometerMabethMS-2000SpectrophotometerCM26007000ACM-3600dCM-512m3SPECTROCOLOR45/05、常用分光光度计

型号光学结构测量孔尺寸mm波长范围/间隔色度重复性光范围/分辨率Texflash-2000d/0,脉冲氙灯双光束,128单元SPD-400～700nm0.03ECIELAB-SF-600PLUSd/8,脉冲氙灯双光束,128单元SPDSCI/SCE2.55.026360～700nm/10,5nm0.01ECIELAB0～200%

MF-200d(便搬式)d/8,脉冲氙灯128单元SPD18400～700Nm/10nm0.05ECIELAB0～200%瑞士Datacolor公司美国X-Rite公司型号光学结构测量孔尺寸mm波长范围/间隔色度重复性光度范围/分辨率SP-68便携式d/8,卤钨灯1684400～700nm/10nm0.05E*ab0～200%SP-88便携式d/8,充气钨丝灯蓝区增强SPD,SCI/SCE8400～700nm/10nm0.0E*ab0～200%10.3色度计

色度计包括目视色度计和光电色度计两类。光电色度计可由仪器的响应值直接得到颜色的三刺激值，不必象分光测色仪器那样进行数学积分来求得。在光电色度计中的积分由光学模拟方式完成。仪器的照明光源需加滤色器校正，以使其具有所要求的标准光源光谱分布。同时探测器的响应也被滤色器修正，使其与CIE标准观察者相一致。在实际中把这两种校正滤色器合成一组来设计，使仪器的总光谱灵敏度符合模拟要求即可。光源光谱分布可选择CIE标准照明体中的任一种，最常用的是A和D65，在灯光下观察的物体常选A照明体，在日光下观察的物体常选D65照明体。CIE推荐作为标准观察者有2视场的1931标准观察者和10视场的1964补充标准观察者，可任选其中一种。10.3色度计

光电色度计最初称为三刺激色度计,由亨特在20世纪40年代初,以“NBS”为色差单位，在、均匀色坐标体系基础上而开发的相应光电测色仪器,并于1950年制造和销售。不久又开发了Hunter-Lab体系光电色差计光电色度计一般由照明光源、校正滤色器、探测器组成。设计中关键问题是校正滤色器的设计。光电色度计量时所采用的照明观察几何条件与分光测色仪器相同。色差仪：指在光电测色仪上再附加上计算色差的机能。10.3.1卢瑟(Luther)条件和校正滤色器(1)卢瑟条件在D光源照射下物体三刺激值标准光源A照射物体接收器上电光流式中()为滤色片的光谱透射率，()为光电元件的光谱灵敏度。

则测色仪的总灵敏度特性与CIE规定的标准观察者一致，IX=X，Iy=Y，IZ=Z。色度计的精度与仪器符合卢瑟条件的程度有关。卢瑟条件:10.3.1卢瑟(Luther)条件和校正滤色器X()曲线有两个峰值,用滤色片组合比较困难，常用两种方式实现：用2个探测器和滤色器的组合分别模拟X()的两段曲线X1()和X2(),这类色度计有四个探测元件。假设X()的短波次峰曲线X1()的形状与Z()曲线相似,由Z()校正滤色器来近似;X2()由一个探测器和滤色器的组合来实现。此类色度计有三个探测元件X2(),Y(),Z()。10.3.1卢瑟(Luther)条件和校正滤色器

只要选定标准观察者和标准照明体，确定仪器内使用的照明光源光谱分布和光电探测元件的光谱灵敏度曲线，就可确定校正滤色器的光谱透射比。

由光谱透射比曲线设计校正滤色器的方法是：由几块不同光谱透射比的滤色片组合起来,使其透射比等于要求的校正滤色器的光谱透射比。ai为各滤色片的相对面积值10.3.2仪器的定标

光电色度计由仪器探测器的响应值直接读出样品的三刺激值，故必须满足下列关系式中，R1，R2，G，B分别为四个光电探测元件的响应值。K1，K2，Kg，Kb为在测样品前必须首先确定的常数，确定方法是用光电色度计去测量已知三刺激值为X10，X20，Y0，Z0的标准样品，得到的响应值为R10，R20，G0，B0，则可求得Ki值，这个过程称为仪器定标。由于校正滤色器光谱透射特性不可能完全符合卢瑟条件,经常配备多种已知三刺激值的标准样品,可以选用与待测样品有近似颜色的标准样品进行定标,以减小误差,提高仪器测量精度。一般光电色度计带有4~10块不同颜色标准色板/标准滤色片10.3.3色度计构造原理A．目视色度计在目视色度计中，人眼就是探测元件，故不存在符合卢瑟条件的问题。操作者观察两个并置的视场，一个视场由已知的三原色光混合组成，另一视场为待测色，调节三原色光的光度来达到与待测色相匹配，由三原色的光度量求得待测色的三刺激值。B．光电色度计光电色度计通过光电探测系统自动地给出样品的三刺激值，使用方便、测量速度快，对大多数应用具有足够的准确度，因而被用于各种生产和质量控制的操作中。光电色度计的种类繁多，但基本原理相同。10.3.3色度计构造原理

彩色亮度计BM-2的工作原理图。仪器可用来测量自发光物体和非发光物体的颜色。人眼通过目镜和反射镜把仪器对准待测色源，探测器通过物镜接收色源的辐射。使用彩色亮度计时，色源的被测部位应有均匀亮度。仪器内部没有照明光源，因此测量物体色时，必须以标准光源照明物体，仪器可直接测得物体色的三刺激值和色品坐标以及两个样品的色差。10.3.3色度计构造原理

一种光电色度计的光学系统图。光电色度计利用仪器内部光源照明被测物体,可直接测得物体色的三刺激值和色品坐标,还可通过与计算机连接,计算出两个物体的色差值。顶视图和侧视图。仪器照明和观测条件为0/d。光源光束经过聚光镜和45°角反射镜投射到反射样品上，由积分球收集被样品反射的辐射通量。积分球内壁涂有MgO或BaSO4的中性漫反射涂料。X,Y,Z三个带有校正滤色器的探测器分别在球壁的三个测试孔同时接收。当测量透射样品时,在反射样品处放置与积分球内壁同样材料的中性白板,测得结果是透射样品三刺激值10.4光源颜色特性的测量

光源的颜色特性:人眼直接观察光源时所看到的颜色，这与一般物体色类似，可用三刺激值和色品坐标来表示。评价物体在光源照明下所呈现的颜色效果,用显色指数来表示。光源的颜色特性和一般物体色类似，只决定于光源辐射的光谱分布。一旦得到光源的光谱分布，就可计算出它的三刺激值、色品坐标、相关色温和显色指数。测量光源光谱分布的仪器称为光谱辐射计。光谱辐射计也是一种分光测量仪器，基本原理和结构与分光光度计相似，但由于测量对象是光源，而不是一般物体，所以与测色分光光度计相比有一些特点：10.4光源颜色特性的测量

(1)对波长准确度和波长分辨率要求高。光源光谱分布可能存在线状光谱，要准确测量线谱必须有高的波长准确度和高的分辨率。(2)比较测量的标准不是标准白板和空气，而是经过精确定标的已知光谱分布的标准光源。常用的标准光源有黑体、钨带灯、钨丝灯等。黑体光谱分布可由普朗克公式准确求得，因此，可作为测量光源光谱分布的初级标准，但黑体在实际测量中使用不方便且昂贵。所以常用通过黑体标定的次极标准：钨带灯和专用钨丝灯作为工作标准。钨带灯是将钨带通电流加热发光的光源，可与黑体比较定出光谱辐亮度，故钨带灯可作为测量光谱辐亮度的标准。专用钨丝灯可作为测量光谱辐照度的标准，通过与黑体进行比较定出光谱辐照度值。

10.4光源颜色特性的测量

光谱辐射计一般由入射部分、单色仪、光度计量部分、输出装置等组成。入射部分将标准光源和待测光源发出的光交替送进单色仪。测光谱辐亮度时，要将选定的光源发光部位成像在单色仪的入射缝上。测光谱辐照度时，光源先照射在标准白板或散光器上，而后送进单色仪。因此光谱辐射计为适应测辐亮度和辐照度两种用途而有不同的入射部分。有的仪器能包括进行两种测量的入射部件并且能够方便地进行转换。单色仪和输出装置在原理上与分光测色计相同。光谱辐射计的光度计量部分用来测量光能大小，标准灯与待测灯由同一单光路进行，比分光测色计简单，仪器的双光路部分则放在入射部分。不少光谱辐射计用各种分光光度计改制的专用设备。现代光谱辐射计，不仅精度高，且用计算机控制，不仅可输出光谱分布数据，可计算色品坐标、显色指数和相关色温。10.4光源颜色特性的测量

色温是用来描述光源本身颜色外貌的一个重要指标,除可用光谱辐射计测出光源的光谱分布，进一步通过计算求得外，还可用简单的色温计来测量。常用的色温计基本原理是双色法。双色法不需测量整个光谱分布，而是测量两个波长的相对光谱功率的比值，从而推知色温。如果以波长为650nm的光谱辐射功率P(650)为基准，其他波长上光谱辐射功率与P(650)的比值用()=P()/P(650)，则在可见光内取三个波长区域，如450nm,550nm,650nm为代表，(450)，(550)称为蓝－红比值和绿－红比值。它们与色温的固定关系随着色温升高而增大,只要测出光源比值，便可知光源色温。较好的“三色”色温计可分别测出红蓝比(450)和绿红比(550)。10.5荧光材料的颜色测量

荧光材料广泛应用于各种行业，其颜色也用三刺激值和色品坐标表示，可用分光光度计和色度计测量。荧光材料和自发光体不同处在于：它只在其它光源照射下才有光发射。与一般物体的区别是：不仅能反射一部分照射光的光谱成分，而且在照明光的激发下能发射一定成分光谱的辐射，而这些光谱成分在照明光束中可能不存在，所以荧光材料的颜色决定于它反射和发射光谱的总和，其中发射光谱往往起主要作用。荧光材料测量一般有两种测量方法。原理图：通过激发单色仪给样品以波长为的单色光照射，用分析单色仪测量可见波段各波长辐亮度因数(,)。对于不同的入射波长都可测得相应的辐亮度因数(,)，排列出数据矩阵。10.5荧光材料的颜色测量表荧光测量的辐亮度因数(,)反射和发射波长

(nm)入射波长

(nm)300310320750760770300(300,300)00000310(310,300)(310,310)0000320(320,300)(320,310)(320,320)000750(750,300)(750,310)(750,320)(750,750)00760(760,300)(760,310)(760,320)(760,750)(760,760)0770(770,300)(770,310)(770,320)(770,750)(770,760)(770,770)Stokes定律：发射波长一定长于激发波长S()和R()分别为入射、出射辐射光谱分布10.5荧光材料的颜色测量10.5.2复合光照射测量法复合光照射测量法的激发光源由复合光源直接照明,可直接测出荧光材料在测试所用光源照射下的特性，测得物体的光谱辐亮度因数()，从而计算出三刺激值。但计算结果只局限于这种特定光源照射下的客观效果，无法推算另一光源下此荧光材料的颜色特性。10.5荧光材料的颜色测量

在实际测量中常用D65光源照明下样品的颜色特性来评价荧光材料的颜色特性。对D65光源不仅要求其光谱分布在可见光范围内与D65标准照明体相同，而且还必须将能激发荧光材料发光的光谱段内的光谱分布与D65标准照明体一致。应用复合光源照射来测荧光材料的仪器很多,荧光测色仪器将样品放置在光源与单色仪之间,用复色光照射样品;同时对荧光测色仪的光源光谱分布有要求,一定要模拟成为D65光源。

由于复合光源的光谱分布直接影响测量结果，因此测量时应注明测量时所用光源的类型。

10.6白度的测量

白色是人们生活中最喜爱和最常见的一种颜色,白色又常是衡量工农业产品质量好坏的一种标志。在建材、轻工、纺织、造纸等工业部门，白色程度的评价是广泛遇到的问题。一般来说，当物体表面对可见光谱内所有波长的反射比都在80%以上，可认为物体表面为白色。有些专家用三刺激值Y(即光反射比)和兴奋纯度(Pc)来表征白色。伯杰和麦克亚当认为：当样品表面Y＞70，Pc<10%时可当作白色；格鲁姆(Grum)等认为物质表面的Pc在0~12%且具有高反射比时可看作为白色。这些颜色位于色空间中相当狭窄的范围内。虽然白色与其它颜色一样可用光反射比Y、纯度Pc和主波长三维量来表示。但是人们常用白度(W)这个一维量来表示白的程度，将光反射比Y、纯度Pc和主波长不同的白色样品根据白度排成一维等级来定量地评价物体的白色程度。10.6白度的测量

曾提出过一百种以上的白度公式，但是到目前为止还未能提出一个普遍使人满意的通用白度公式。合理的白度公式取决于白色试样的目视评定和色度学测量的相符合程度。但是白色程度高低的视觉评定很复杂，不仅受到爱好的习惯等复杂心理因素的影响，还与所从事的特殊职业和技术密切相关，与所评价对象质量相关的白色性质有关(例如与棉花和陶瓷相关的白色性质就大不相同)。因此要使白度公式统一起来十分困难。CIE一直在力图解决白度的定量评价一致性问题，成立了“白度分委员会”，并于1983年正式推荐CIE1982白度公式。10.6白度的测量10.6.1白度的表达式A．单波段白度公式:

用一个光谱区的反射比来表示白度W公式，主要有W＝G;W＝B

式中,G:绿光反射比;B:蓝光反射比。也称为TAPPL公式。

ISO在造纸工业中采用主波长为457±0.5nm，半峰宽度为44nm的蓝光测定样品的反射比，即W＝R457，造纸工业用它来评价纸张的白度，称为ISO白度。B．多波段白度公式以特定波长区域的反射比及其系数来反映样品的白色程度。常用的公式有下列几个：Taube公式：W＝4B－3G黄度指数：W=(A-B)/GA，G，B对应于红、绿、蓝区的反射比，与三刺激的关系为10.6白度的测量当已知样品的三刺激值，可确定出A，G和B不同标准观察者和标准照明体下的fXA,fXB,fZB观察者照明体CIE1931(2)观察者CIE1964(10)观察者fXAfXBfZBfXAfXBfZBA1.04470.05390.35581.05710.05440.3520D550.80610.15040.92090.80780.15020.9098D650.77010.18041.08890.76830.17