分光测色仪的组成结构及发展现状你都了解吗？

颜色测量仪器的种类很多，但是总体上可以分为两大类：一类是分光测色仪，另一类是色差仪。其中分光测色仪是颜色测量中最为常用的一种仪器，这类仪器是用光栅将多色光分离成单色光，通过光敏元件取得样品反射率或透射率，然后按公式计算出样品的三刺激值。那么，分光测色仪的组成结构是怎样的？其发展趋势如何？下文为大家作了介绍。

分光测色仪的组成结构：

分光测色仪的典型组成部分有：光源和照明系统、准直系统、色散系统、成像系统、接收系统、数据处理系统等。具体如下：

1.光源和照明系统

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谱辐射，并且有足够的强度，使每一波长上都具有足够能量，那么在探测器上就有满意的信噪比。可利用透镜或反射镜将光源成像在单色器的入射缝上以提高狭缝的照度，照在入射缝上的光应尽可能均匀。

2.准直系统

准直系统由入射狭缝和准直物镜组成。对于仪器内部的系统而言，入射狭缝成为替代的、实际的光源，限制着进入仪器的光束。入射狭缝位于准直物镜的焦平面上。这样，由它发出的光束经准直物镜后成为平行光束投向色散系统，造成Fraunhofer的衍射条件。

3.色散系统

色散系统的作用是将入射的复合光分解为光谱。分光测色仪中色散系统的功能由单色器完成，单色器的功能是输出不同波长单色光的装置。单色器是分光测色仪器中最主要的部分。根据单色器中色散元件的不同可以分为不同的类型，大致有：棱镜或光栅分光的单色器、滤光片分光的单色器和可调谐激光器单色器三种。

4.成像系统

成像系统的作用是将空间色散开的各波长的光束汇聚在成像物镜的焦平面上，形成按波长依次排列的狭缝的单色像。

5.接收系统

接收系统的作用是将成像系统焦平面上的光谱能量接收，并检测光谱的强度、波长位置。探测器是接收系统的主要部分。根据所使用的光探测器的不同，分为目视分光光度测色仪（以眼睛作为探测器）和自动分光光度测色仪（应用光电探测器），在颜色科学研究和工业测量中应用广泛的是后者，自动分光光度测色仪包括扫描式分光光度测色仪和快速分光光度测色仪。

6.数据处理系统

数据处理系统是测色仪器的重要部分，通过计算机软件系统可以进行大量的数据采集和处理，减轻疲劳程度，增强仪器的实时性；提高仪器的自动化程度，甚至使整个仪器的操作、测量、分析完全按程序自动地进行，并用数字或图表形式显示结果；可以对影响仪器精度的某些误差进行自动修正，提高仪器精度；利用计算机高速运算和存储功能，提高仪器的分析、测量速度。

分光测色仪的发展现状：

1.在光源方面

分光测色仪的光源常采用卤钨灯或氙灯等，现在多为氙灯，且脉冲氙灯具有光强高，耗能少的优点。还可采用滤光片的方法进行滤光以更好的模拟D65光源。

2.在探测器方面

对物体或光源的颜色进行快速而精确的测量，已经成为当前国际上测色领域的一个重要的发展方向，因此，采用CCD或硅光电二极管列阵等阵列器件作为多元探测器的快速分光测色技术是目前国际上较热门的颜色研究课题，也是颜色测量仪器的发展方向。就目前市场来说，分光测色仪器多采用光电二极管，与一般的CCD相比，它具有驱动电路简单，可见光范围的光谱响应好等优点。针对测色领域，现在还有专门用于测色（光谱范围是可见光区）的探测器，自身还带有滤波片，这样做光路的时候可以省去光栅，实现仪器的小型化。另外，值得一提的光纤传感技术是近年来发展迅速的新型传感技术，光纤具有径细，柔韧，可绕曲性好等特点，目前已有用光纤作探头的测色仪器，此类测色仪器一般体积较小，便于携带，而且测量方便，可用在特殊需要的场合。

3.在分光元器件方面

全息光栅渐渐取代机刻光栅，早期的分光光度计多采用棱镜分光，随着光栅制作技术尤其是复制光栅技术的发展和不断提高，绝大多数分光光度计采用光栅，后来，随着全息光栅制造技术的发展与商品化，全息闪耀光栅以其优越的性能（如杂散光小，无鬼线）迅速取代一般闪耀光栅。目前全息凹面光栅发展很快，开始被用来制作快速的光谱仪器。

4.在仪器控制方面

随着分光元器件及分光技术、检测器件与检测技术、大规模集成制造技术等的发展，随着单片机、微处理器、计算机和DSP技术的广泛应用，早期的分光光度计采用人为控制，随着单片机、微处理器的出现，大多数实现了自动控制，使仪器的自动化与智能化成为可能，在微处理机的控制下，能完成自动扫描、自动记录或自动进行波长校正、自动寻峰、自动完成基线校正功能，实现仪器光、机、电以及整个系统工作状态的自动检测，还可以内存多种专用分析程序等等。

引入电子计算机技术是当代仪器的发展潮流，也是分光测色仪器的一个发展方向。随着电子计算机，特别是微处理机的发展，已把小型化，多功能，低成本的专用微处理机直接装入分光光度仪器内，不但能完成光谱数据的计算和处理，而且提高了仪器的自动化程度，扩大自动控制范围，现代分光测色仪器都是光机电，计算机系统的有机结合。

6.在仪器构型方面

从结构简单的单光束发展为双光束，现在几乎所有高级分光光度计都是双光束的，有些高精度的仪器采用双单色器，使得仪器的分辨率和杂散光等性能大大提高，但结构也变得更加复杂。随着集成电路技术和光纤技术的发展，已经出现了一些携带方便的小型分光光度计，而微电子技术和MEMS技术的发展，正促进将分光元件和探测器集成在一块基片上的微型分光光度计的研究与开发。因此实现仪器的小型化，研制便携式的测色仪器也是目前的一个重要发展方向。

7.在通信接口方面

目前主要有双向RS232接口，最新的还有USB接口，可以外接记录仪、计算机、或与光谱数据站联结，完成仪器遥控、数据传输、外存、记录等功能。

8.在显示、记录与绘图方面

在显示、记录与绘图方面，更多地采用液晶屏幕或计算机屏幕显示。

分光测色仪的特点：

1.分光测色仪以测反射样品为主，兼顾透射样品，这是因为大多数颜色度量实践中所涉及的是物体的反射色。

2.常规的测色分光光度计局限在可见光范围内即380nm～780nm.

3.因为一般颜色样品的光谱曲线随波长变化比较平缓，而且计算颜色参数时总在整个可见光范围内进行，所以波长误差和分辨力对测色准确度影响较小，在大多数应用中，5nm带宽或间隔就能满足要求。

4.光度准确度和光度重复性对颜色测量很重要。反射样品的测试结果对测试条件十分敏感，所以同样准确度的仪器，由于测试条件的差异，不同仪器测试结果也会有较大差别。目前优质仪器已经有很高的重复测量精度和台间差精度，仪器的光度重复性好，许多影响因素在同类颜色样品中测量将会抵消，不影响颜色差别的判断。

5.分光测色仪要满足照明观察条件。CIE规定了四种标准照明观察条件：0/d，d/0，0/45，45/0。

6.分光测色仪有专用的测色软件。获得样品的光谱反射比或者光谱透射比后，进行计算得到各种颜色参数。