色差仪是怎么工作的？哪些因素会影响色差仪的测量精度？

色差仪是利用仪器内部的标准光源照明，用来测量物体颜色的光电积分式测色仪器，它可以直接测量物体色的三刺激值和色品坐标，也可通过模拟计算电路或计算机，测量计算两个物休色的色差值。是一种简便、快速、便宜又实用的测色仪器。本文对色差仪的工作原理及影响因素做了简要的介绍，感兴趣的用户可以了解一下！

色差仪的工作原理：

色差仪整个系统的工作原理就是在模拟眼睛观看颜色的过程，然后经过处理与分析，最终给出数字形式的数值。

人体眼睛通过视网膜结构来分辨物体细节，这一功能与视网膜上感光单元的分布有关。所以人们在不同位置看同一个物体时，差别可能会很大。色差仪的观察角度和测量角度是固定的，目的就是为了消除位置差异引起的色差偏差。

网膜中央靠近光轴的区域（称为黄斑，直径约为1.5 mm）分辨能力最高。该区域能分辨的最近两点对眼睛的张角，称为最小分辨角。人眼水平方向的视场角约为160°，垂直方向约为130°，但实际上只有中央视角中6°～7°小范围内才能较清楚地看到物体的细节。色差仪也是根据人眼的这个特点设计的，最大的观察视角只有10°，最小2°。

眼睛的分辨能力与照明环境有很大的关系，在夜间照明条件比较差的时候，眼睛的分辨率能力大大下降。色差仪根据这种情况内置标准照明光源，为测量提供稳定的光源，使其不受照明环境的影响。

正常人眼一次可以分辨多种颜色。单波长的色光非常鲜艳，人们称为纯色。然而，实际看到的色光大多数是由许多中波长的光组成的，比如日光，是由从红到蓝的连续光谱组成的。人眼对颜色的感觉是光辐射到视网膜上的锥体细胞作用的结果。由于锥体细胞分布不同，因此不同区域对颜色的感受能力也不同。视网膜中央能分辨各种颜色，由中央向外围部分过渡，对颜色的分辨能力逐渐减弱，最后对颜色的感觉消失。

人眼对颜色变化的辨识能力根据光谱中的不同位置而不同，能辨识颜色的最小变化就是颜色辨识的灵敏阀。最灵敏处为480 nm（青）及600 nm（橙黄）附近，最不灵敏处为540 nm（绿）及光谱两端。灵敏处只要波长改变1 nm，人眼就能感受到颜色的变化，而非灵敏处要改变1～2nm才行。

理想的、完全反射的物体的反射率为100%，我们称它为纯白；理想的、完全吸收的物体的反射率为零，我们称它为纯黑。色差仪在研发过程中使用理想完全发射和理想完全吸收原理，并根据实际情况进行调整。白色、黑色和灰色物体对光谱各个波长的反射和吸收是没有选择性的，我们称它们为中性色。对光来说，非彩色的黑白变化相当于白光的亮度变化，即当白光的亮度非常高时，人眼就感觉到是白色的；当光的亮度较低时，就感觉到发暗或发灰，无光时就是黑色的。

分析眼睛观看颜色的过程其实就是在分析色差仪的工作原理，但是色差仪能排除光环境和人情绪变化的影响，因此是可靠的颜色检测精密仪器。

哪些因素会影响色差仪的测量精度？

1.仪器的几何构造及特点

色差仪的几何结构决定了仪器的光源、样品面和检测器的配置。通常有两大类几何构造的仪器：定向的（0°/45°）和漫射型的（积分球）分光光度色差仪。

0°/45°的几何构造是0°角垂直于样板照明，光线照到样板后漫反射，在45°角的地方测量。测量时在45°角有多只光源接受器以达到最佳的测量效果。用这种仪器测量的结果与由于颜色和表面光泽变化在视觉上引起的外观变化相符合。它用于质量控制时效果非常好，与人眼观察物体的方式相一致，结果也与人眼最接近。

典型的积分球构造仪用一内壁涂白的球漫射照明样品，在8°角测量。这种测量方法忽略了表面特性和光泽对颜色的影响，提供的测量仅符合颜料/染料等颜色的变化，所以我们在电脑配色系统中选择这种仪器。

2.颜色的表示方法

为了对颜色进行判别，目前我国普遍使用的方法还是根据标准色卡或来样样板来作对比。这种比较只能现场对比，是一种感性的比较。为了解决这个问题，人们想出了用三维空间坐标数值化，孟塞尔颜色系统，光谱反射率曲线等多种方法来表示颜色。我国也于1994年制订了《中国颜色体系样册》来标定颜色。

在分光光度色差仪中我们用CIE（国际照明委员会）L*、a*、b*，CIEL*、C*、h*，HunterL、a、b，x、Y、Z，L*、C*、h*，Y、x、z等多种方法来表示颜色的色度坐标。在实际应用中Hunter L、a、b和CIEL*、a*、b*是两种比较广泛使用的颜色空间，他们都是x、Y、Z值进行算术推导得出来的。不过，由于计算公式的不同，测量后的数值是不等同的。HunterL、a、b在颜色空间的蓝色部分是收缩的，而CIEL*、a*、b*在颜色空间的黄色部分是过度扩张的。在实际使用过程中，小编想提醒大家的是一定要注意L*、a*、b*和L、a、b的区别，两者不能混为一谈，小编就看到过把L*、a*、b*当作L、a、b的情况，数据差别很大，以为是仪器出了问题，实际是把色度坐标弄错了。

3.光源的选择

色差仪的照明体是一个固定的灯泡如能量稳定的钨灯或寿命较长的氩灯。但是同一块颜色样板，在不同的光源下仪器显示出来的结果是不一样的。这是因为不同的光照到样板上被吸收和反射的光线不同，造成了人眼和仪器在看颜色时的差别。一般在建筑用卷钢涂料的应用中采用的是D65光源，D65光源相当于平均日光，因为建筑用卷钢涂料大部分被用于户外，而在户外太阳光被认为是标准光源。而家电卷钢涂料由于其使用性质决定大部分用于室内，根据室内灯光而采用A标准光源来对样板进行测色，它是一个精心规定的钨光源。其他的光源如荧光灯光源，在许多类型下都可使用。例如有些织物厂就采用荧光灯光源。所以根据实际的使用情况和用户要求，选择合理的光源作为双方认可的测量方式，一旦双方认可，必须在相同的条件下，对颜色进行测量，以减少不必要的系统误差和人为错误，达到最佳结合点。

色差仪使用注意事项：

色差计多由探头和电器两大部分组成。探头属光学部件，使用中应注意维护，避免撞击，不要在粉尘较大的地方使用；不测量时，应及时把测口盖上；平时应放置在干燥处。另外，还应注意以下两个问题：

1.白板的维护

标准白板是给仪器定标用的标尺，使用中应避免划伤或磕碰，并保持其清洁，平时应避免在直射的阳光或其它强光源下长时间照射。如白板脏了，应按仪器所要求的方法清洗；如白板较脏而又无法清洗，应重新更换白板。更换的白板，选择光谱反射因数较高的为好，但关键是反射因数曲线要平。

长时间使用后的白板，其三刺激值可能会发生变化。如有条件，每隔2~3年应标定一次，标定时要注意测量条件。

2.光源的维护

仪器光源光谱的稳定是仪器准确测量的前提。色差计多使用卤钨灯为光源。在使用寿命内，卤钨灯的光谱特性是比较稳定的。但仪器光源的可用与否，不能以灯的亮或不亮来判别。仪器使用了一定时期后.若出现光强明显减弱或测值明显波动，可能是需要更换灯泡了。更换时一定要注意，不是随便找一个功率和使用电压相同的灯泡换上就行的；如仪器有备用灯泡，应换上备用的；如没有，应与仪器制造厂家联系购买或按厂家提供的技术指标购买，在更换以及平时使用时，应避免用手直接触模灯泡，更应避免用脏的东西擦它。

仪器灯泡的使用期限，因制造厂家、型号和使用方式不同，各仪器间差别较大。一般仪器所用灯泡其额定寿命应在2000h以上，好的可达5000h或10000h。有些厂家在仪器中对卤钨灯采用降压使用的方法，这将会大大提高灯的使用寿命，这是因为卤钨灯的使用寿命与其使用电压呈一定的指数关系。所以，有些仪器在其使用期内可能无需更换灯泡。