分光測色儀的工作原理

分光測色儀原理是模擬光照-照射樣品-經(jīng)過反射到光柵分光，然后光信號轉(zhuǎn)換成電信號，最終轉(zhuǎn)算成數(shù)字信號，得到對應(yīng)數(shù)值顯示在分光測色儀顯示屏上。

需要注意的是：現(xiàn)今常用的分光測色儀測量的事可見光，即波長380-750nm這個波段的光

其中光源、光柵、光信號放大裝置、光電轉(zhuǎn)換器等等環(huán)節(jié)都要求非常高，計算過程是從光源光譜能量*反射率（透射率）*觀察者（2度/10度視角-xyz值）*系數(shù)的積分值得到相應(yīng)的XYZ三刺激值，然后通過轉(zhuǎn)換得到Hunter Lab或CIE L*a*b*及其它指數(shù)或色度標(biāo)尺。

這樣檢測得出的數(shù)值是屬于物體真實的數(shù)值，即可以說用任何儀器同等條件下檢測，其數(shù)值應(yīng)該是相差不大的，可以達(dá)到全國統(tǒng)一進(jìn)行對標(biāo)。

分光測色儀的參照基準(zhǔn)：

按照國際照明委員會（CIE）的規(guī)定，反射顏色樣品的光譜反射率因數(shù)，是相對于完全反射漫射體（在整個可見光譜范圍內(nèi)的反射比均為1）來測量的。然而，現(xiàn)實中并不存在理想的完全漫反射體實物標(biāo)準(zhǔn)，所以必須用已知絕對光譜反射比的氧化鎂（MgO）、硫酸鋇（BaSO4）等工作標(biāo)準(zhǔn)白板來校準(zhǔn)分光測色儀，才能在儀器上直接測量樣品的絕對光譜反射比。因此， 首先必須準(zhǔn)確測量氧化鎂、硫酸鋇等工作標(biāo)準(zhǔn)的絕對光譜反射比，建立準(zhǔn)確可靠的測色工作標(biāo)準(zhǔn)，并進(jìn)行科學(xué)有效的量值船度。為了建立國家色度基準(zhǔn)，中國計量科學(xué)研究院根據(jù)光度測量的積分球原理，利用輔助積分球法（雙球法）來實現(xiàn)絕對光譜反射比的測量。對于透射比的測量，一般以空氣為100%的參比標(biāo)準(zhǔn)。

中國色度計量器具檢定系統(tǒng)（JJG 2029-1989）規(guī)定了我國色度國家基準(zhǔn)的用途。該基準(zhǔn)包括了基準(zhǔn)的計量器具、基準(zhǔn)的基本計量學(xué)參數(shù)，以及借助副基準(zhǔn)、工作基準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)向工作計量器具傳遞色度單位量值的程序。國家色度計量基準(zhǔn)用于復(fù)現(xiàn)國家色度計量單位，通過色度副基準(zhǔn)、工作基準(zhǔn)、一級基準(zhǔn)、二級基準(zhǔn)和專用標(biāo)準(zhǔn)反射板，向全國傳遞色度單位量值，以保證我國色度量值的準(zhǔn)確和統(tǒng)一。

在國家基準(zhǔn)體系中，一級基準(zhǔn)、二級基準(zhǔn)和專用標(biāo)準(zhǔn)反射白板或色板都需要按照J(rèn)JG 453-1986國家計量檢定規(guī)程的要求，采用光譜光度法在分光測色儀上進(jìn)行檢定。工作計量器具中色差計、色度計和白度計等，經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)反射板校準(zhǔn)后，即可應(yīng)用光電積分法來比較和檢測各類白板、色板、色卡和其他的各種顏色樣品。對于這些色度測量儀器的檢定，在國家計量標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了相應(yīng)的規(guī)程，如JJ512-1987白度計檢定規(guī)程、JJG554-1988彩色亮度計檢定規(guī)程、JJG595-2002測色色差計檢定規(guī)程等。

分光測色儀測色幾何條件：

為了使顏色的測量和計算標(biāo)準(zhǔn)化，國際照明委員會（CIE）規(guī)定了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)照明體、白哦準(zhǔn)色度觀察者及標(biāo)準(zhǔn)的照明觀測條件。由于樣品表面的結(jié)構(gòu)特性不同，同樣的物體在不同的方向上具有不同的（光譜）反射率或（光譜）透射率，因此照明的幾何條件對顏色測量的結(jié)果會有很大的影響。除此之外，照明光束的孔徑和測量光束對顏色測量的結(jié)果也有影響，這些測量參數(shù)稱為分光測色儀的結(jié)合條件。為了交流和比較顏色測量的結(jié)果，必須嚴(yán)格規(guī)定照明和觀察幾何條件。

CIE在1971年正式推薦了四種用于反射樣品測量的標(biāo)準(zhǔn)照明和測量條件。

1、垂直/45°（符號0/45）

以垂直于樣品表面的方向照明，照明光束的光軸與樣品法線之間的夾角不應(yīng)超過10°，在與樣品表面法線呈（45±2）°的方向上測量。照明光束的任一光線與其光軸之間的夾角不應(yīng)超過8°，測量光束應(yīng)遵守同樣的限制。

2、45°/垂直（符號為45/0）

樣品可以被一束或多束光照明，照明光束的光軸方向與樣品法線呈（45±2）°，測量方向的光軸和樣品法線之間的夾角不應(yīng)超過10°。照明光束的任一光線與照明光束光軸之間的夾角不應(yīng)超過8°，測量光束也應(yīng)遵守同樣的限制。

3、垂直/漫射（符號為0/d）

照明光束的光軸與樣品法線之間的夾角不超過10°，從樣品反射的輻射通量借助于積分球來收集。照明光束的任一光線與其光軸之間的夾角不應(yīng)超過5°，積分球的大小可以任意選擇，一般人為測色標(biāo)準(zhǔn)型積分球的直徑是200mm，但其開孔總面積不能超過積分球內(nèi)反射總表面積的10%。

4、漫射/垂直（符號為d/0）

通過積分球漫射照明樣品，樣品的法線與測量光束的光軸之間的夾角不應(yīng)超過10°，積分球直徑可以任意大小，但其開孔的總面積不能超過積分球內(nèi)反射總面積的10%，測量光束的任一光線與其光軸之間的夾角不應(yīng)超過5°。