首先, 我们来看看色差计的原理是什么。
测量色差, 其实就是在测量待测样品和目标样品的色坐标之差。
所以色差计首先得是一台色度计, 首先要能完成样品的色坐标测试工作。剩下的就是做数据比较的事儿, 相比之下就很简单了。
比较靠谱、精确的色坐标测量, 就是要测量物体的光谱曲线。
所谓的光谱曲线, 就是把物体发射、或者反射出来的可见光, 按波长一一拆解开, 测得每一个波长的亮度值。
然后, 经过balabala的数据换算, 就可以得到XYZ三刺激值, 于是就可以得到Yxy坐标系中的x, y值, 于是可以进一步算出Lab值, Lch值, 色差值ΔE等等~
划重点, 总之, 就是要得到XYZ三刺激值。
靠测量每一个波长的亮度来得到XYZ三刺激值的设备, 一般叫做光谱仪, 因为它会测量整个可见光光谱的每一个波长的亮度值, 得到一个细致的光谱曲线。
这个办法精确、稳定、适用范围广, 不过也贵。因为要把整个光谱按单波长拆分开, 往往需要一个非常复杂、笨重的光学结构:
这样的光谱仪, 测一个样品需要的时间也比较长。因为需要带光栅的机械结构扫过整个光谱, 这样走一圈大概也得几十秒吧。
(是不是有同学觉得几十秒也不长?对科研来说, 不长。对流水线来说可就太长了。你算算, 如果照这个速度, 一条产线,每天才能出多少货?
所以这种在产线上根本没法用对不对?!
就不能做成手持式的吗?
能。
于是就有了一开始看到的那种便携式的
色差仪:
这个尺寸和重量,
比较复杂局促的环境也能用。
为了缩减尺寸、降低成本, 它采用了三基色滤光片+三基色传感器的设计。
这种类型的色差仪一般被称为分色的色差计, 或者按K家的说法叫色彩色差计。因为它对光谱的拆分不是按单波长拆分, 而是大致分为红、绿、蓝三个波段。
简单一点说, 这种色差计的原始数据只有3个, 而光谱仪却有三四百个。所以, 虽然后面得到的都是Lab值, 但从测量精度、消除系统误差、适应不同的测试条件的角度来说, 光谱仪完胜。
比如, 对光谱中有窄带能量分布的情况(例如荧光灯、LED灯源), 会容易有测量误差。
于是, 就有了介于两者之间的
分光色差计。
它采用了更多数量的传感器(原始数据更多, 几十个)、更靠谱的光学结构(带积分球)、更灵活的数据处理方式(不直接输出XYZ值, 而是跟光谱仪一样, 通过光谱数据进行数据处理计算出XYZ值)。因此测量的准确度更好, 适应范围更广。同时, 它也体积不算太大, 保留了使用的便携性。
总之, 从传感器角度来说, 色差计分为了三类:测光谱的(贵), 分光的(中等), 分色的(便宜)。有时候也笼统的把分光的跟测光谱的分为一类, 因为分光的也能测出光谱, 就是精度差点儿。
从待测样品的角度来说, 色度计又分为两种。一种测“自己会发光的样品”, 比如光源、LCD显示屏等。所以这种色度计不需要自带光源, 一般叫做亮度计。
亮度计可以实现非接触式测量。
远远的拿着, “哔哔”一下就测完了, 是不是很炫酷?如果你要测量的物体是反射式呈色的, 比如布料、塑料、油墨、漆面等等, 样品的颜色就将受到光源的极大影响。所以为了排除测试现场不同照明环境的影响, 色度计必须内置一个标准光源。按道理来说, 这个标准光源每隔一段时间还需要校准一下。
总之, 大家应该根据自己的应用场合、产线要求、产品特点, 结合自己的需要, 选择用或者不用色差计, 以及用什么样的色差计。
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