分光色差仪原理与使用

1）工具介绍

分光色差仪（Spectrocolorimeter），亦称分光测色仪，分光测色计，分色仪，辨色仪，比色仪，颜色分辨仪及分光光度仪，是一种用于精确测量物体色彩特性的仪器。分光色差仪系基于色差仪与色差计原理之上的技术进阶产品。

色差仪是一种精密的光学测量设备，其核心原理基于国际照明委员会（CIE）定义的颜色空间模型，如L*a*b*或L*C*H*系统。它通过模拟人类视觉系统对三基色（红，绿，蓝）的感知过程，实现对物体颜色的精确量化。色差仪首先使用特定光源照射被测样品，该光源的光线被样品表面反射。反射光随后通过一系列滤光片进行筛选，这些滤光片按照预设的标准观察者函数来模拟人眼对不同照明条件下色彩的响应。反射光接着被转换为电信号，这些信号通过相应的数学模型处理，最终呈现为在CIE颜色空间中表示的L*a*b*坐标或其他相关色度参数，如总色差△E*或L*C*H*值，从而提供了一个客观且标准化的方法来评估和比较不同材料或样品的颜色差异。

分光色差仪的主要构成元素包括光源，用于均匀分布光线的积分球，传感器以及用于接收并分析反射或透射光信号的接收器。其测量/观察模式通常划分为“0/45度”和“d/8度积分球”两种配置，分别代表了不同的光学路径设计以适应多样化的色彩评估需求。本研究能够解析出特定波段内的参数指标及其相应的光谱曲线，不同类型的仪器其捕捉波段范围有所差异，普遍而言，从380纳米至740纳米区间是此类设备的标准配置，而某些特定应用领域如色差仪或色差计则可能无法满足这一需求。

分光色差仪展现出卓越的精确度特性，并持续整合更多功能，以满足广泛的应用需求。鉴于其能够精确测定各个波段下的光谱曲线的能力,该技术特别适用于复杂色彩的精细分析,展现出在色彩科学领域内的优越性。相比之下，分光色差仪/分光色差计的价格显著高于传统色差仪/色差计，这主要归因于其先进的光学系统和精确的测量能力。在选择相应的设备或工具时，需综合考量预算限制以及对色彩分析精确度的需求。

人眼能够感知颜色，其机制基于特定波长光线激发视网膜上的光感受器细胞，进而引发神经信号传递至大脑，促使视觉中枢解析并识别为不同色彩。依据电磁辐射的波长特性，光被划分为红，橙，黄，绿，蓝，靛，紫等不同波段。可见光，作为人眼能够感知的光谱区域，其波长范围界定于360纳米至780纳米之间。

分光色差仪/分光色差计运作的原理在于量化色彩，通过将颜色转换为标准化的数值系统，如L*a*b*空间中的坐标，以及总色差△E*（或等效的L*C*H*值），以实现颜色数据的标准化表述。这一过程在不同行业供应链中扮演着关键的角色，作为确保颜色一致性与精确传达视觉标准的通用语言。

2）分光色差仪的应用

分光色差仪被普遍应用于涵盖塑料，印刷，油墨，包装，纺织，印染，服装，五金，电子电器，化工，食品，汽车，新能源，考古，陶瓷，玻璃等众多产业的颜色质量管理领域。伴随消费者对视觉体验需求的日益提升以及对产品质量标准的不断严苛，精确控制加工制造过程中的颜色差异已成为不可或缺的关键环节。

3）色坐标知识

L*a*b*色彩模型，依据国际照明委员会（CIE）于1931年的标准制定，是一种用于量化颜色的国际认可系统。该色彩模式于一九七六年经过改良与定名，自此成为业界广泛采纳的标准之一。L(^*)表示灰度级别，a(^*)对应红色与绿色的差异，而b(^*)则代表黄色与蓝色的区别。

△E*代表的是总色差

ΔL* = L*样品 - L*标准（黑色与白色色差值）。

Δa* = a* 样品 - a* 标准（红色/绿色差异值）。

(Delta b^* = b^*_{样品} - b^*_{标准})（黄色与蓝色的色度差值）。

△L*+表示偏白，△L*-表示偏黑

△a*+表示偏红，△a*-表示偏绿现象

△b*+表示偏黄，△b*-表示偏蓝现象

4）常见色差仪类型

分光色差仪按照其适用范围及对重复性（即精度）的不同需求，主要被划分为两类：一类专为特定产品设计，确保在特定应用领域的精确测量；另一类则强调高精度与重复性，适用于要求严格，需频繁进行精细色彩分析的场景。：

便携式或手持式分光色差仪具备易于携带与现场操作的特点，使得其能够在实际应用中提供灵活的颜色检测解决方案，包括直接在客户工作环境内执行精确的颜色评估，尤其适用于处理具有曲面特征的产品。

台式/桌面式分光色差仪展现出较高的重复性（精确度）与稳定性，使其成为颜色匹配任务的理想选择，如塑料色彩调配，纺织品染色以及涂料调色等领域中的应用。

5）分光色差仪器怎么用？

分光色差仪的设计与构造旨在精确量化影响物体颜色感知的三要素：光源特性，被测物体属性以及观察者的视觉响应。通过精细调控这些参数，该仪器能够提供全面，客观的颜色差异分析，满足不同领域的高精度色彩管理需求。当光束投射至物体表面时，该表面会选择性地吸收部分光线能量，并将剩余的能量以反射的形式予以释放回环境中。物体的颜色属性是基于其对不同波长光线的反射与吸收比率所呈现的结果。分光测色仪通过图形界面直观地呈现分光比和反射率曲线，进而依据特定算法计算得出样品的颜色测定指标。该仪器广泛应用于获取物品的光谱数据，绘制光谱图，计算色度值，评估色差值，并能判定测试结果是否达标，同时提供色彩模拟图像以辅助视觉评估。

采用分光测色法进行的颜色测量展现出较高的精确度，与仅基于色差计的色度测量方法形成鲜明对比。分光色差仪的独特优势在于能够量化每个特定颜色点（即，以10纳米或20纳米为间隔的波长处）的“反射率曲线”，而传统的色差计则无法实现这一功能。积分球机构配置的分光色差仪不仅能够评估多种材质表面的颜色特性，其精确的测量数据为计算机辅助调色系统提供了可靠依据。实验室色彩分析与传递技术普遍应用于各种色彩管理领域，发挥着至关重要的作用。

6）分光色差仪器测量步骤：

为确保分光色差仪测量结果的精确性与可靠性，用户需遵循以下详尽的操作规程：

1.设备准备：确保分光色差仪处于稳定的工作环境中，远离震动源和强光源，以避免干扰测量结果。

2. 仪器校准：在开始任何测量前，必须对分光色差仪进行标准光源校准，确保其测量精度符合国际或行业标准。

3. 样品准备：根据测试需求，正确制备样品。对于固体样品，应确保其表面平整，无污染；液体样品则需确保充分混合均匀。

4. 设置参数：依据所测样品的特性和预期结果，合理设置仪器参数，包括波长范围，扫描速度等，确保测量过程适应实际需求。

5. 执行测量：将样品置于指定位置，启动测量程序。按照仪器操作手册指导，确保测量过程平稳，连续，避免人为干扰。

6. 数据分析：完成测量后，利用仪器自带的数据处理功能或连接计算机进行数据分析。对比标准值或历史数据，评估样品的色差特性。

7. 结果验证：通过重复测量或与其他同类仪器比较结果，验证所得数据的准确性和一致性。

8. 维护与保养：测量结束后，按照仪器说明书进行清洁和维护，定期校准，以延长仪器使用寿命并维持其测量精度。通过严格遵循上述步骤，可以有效提升分光色差仪测量结果的准确度和可信赖性。