色差仪作为光电仪器,为了保证仪器测量结果的稳定性与准确性,就需要定期对仪器进行相关的计量检定。但是在检定的过程中,多种因素会影响色差仪检定结果的准确性。本文介绍了色差仪计量检定过程中的一些注意事项。
色差仪在计量检定过程中需要注意的事项:
1.色差仪原理
测色色差计由照明系统、探测系统及数据处理系统三大部分组成,其输出结果即为三刺激值X,Y,Z,经计算得出色品坐标x,y或色差。在JJG595-2002《测色色差计计量检定规程》中,以△Y,△x,△y作为示值误差的判定参数,因此,对于无显示三刺激值与色品坐标,仅显示L*,a*,b*的色差计来说,需要将L*,a*,b*转换为X,Y,Z及x,y再进行判定。
2.色差仪照明系统
现在使用的测色色差计光源主要有A光源,C光源,D65光源,A光源代表完全辐射体在2856K发出的光(X=109.87,Y=100.00,Z=35.59),C光源代表相关色温大约为6774K的平均日光,光色近似阴天天空的日光(X=98.07,Y=100.00,Z=118.18),D65光源代表相关色温大约为6504K的日光(X=95.05,Y=100.00,Z=108.91),它的相对光谱功率分布在300~830nm的光谱范围内。现阶段国际照明委员会(CIE)规定新型材料样品色的测量,要求照明体光谱分布的范围不仅限于可见区,还必须包括近紫外区成分,而以往使用的标准光源A和C,不能完全代表日光(昼光),尤其是紫外波段。因此,它们已不能适应色度学发展的需要,现在主要光源多为D65光源。
在颜色测量时,有光源和接收反射光线的装置,也就是入射和反射光线,其间夹角主要有两种,2°与10°,这是因为在不同的角度下,模拟人眼视场所看到的颜色有差别。实验表明:人眼从小视场(2°)增大到大视场(10°)时,颜色匹配的精度和辨别色差的能力提高,但当视场再进一步增大时,颜色匹配的精度提高就不大了。由于10°标准视场对400~500nm区域短波光谱有更高的敏感性,目前多数仪器以D65,10°为主。
在检定过程中,先要明确色差计的光源和观测视角,以对应用于校准的标准色板的值。
3.色差仪探测系统
测色色差计的探测系统主要有以下4种:45°/垂直(用45/0表示)、垂直/45°(用0/45表示)、漫射/垂直(用d/0表示)、垂直/漫射(用0/d表示),少数仪器会出现漫射/8°(用d/8表示)、8°/漫射(用8/d表示)。以0/d为例,这表示样品被一束光照明,该光束的轴线与样品法线间的夹角不超过10°,用积分球收集反射通量,照明光束的轴线和任一光线间夹角不超过5°,当积分球开孔部分的总面积不超过球内反射整球面积的10%时,其直径可以是任意的。在对测色色差计进行检定时,必须明确仪器的探测系统是哪一种类型,以对应不同的标准色板值,但由于不同测量条件下,标准色板的值均不同,试验表明,0/45,8/d的仪器可当作0/d来进行检定,45/0,d/8的仪器可当作d/0来进行检定,以此来简化所对应的标准色板的校准值,且能保证检定结果的准确性。
测色色差计的探测系统还包括镜面反射的影响,有些仪器可选择在检定时是否包含镜面反射,而有些仪器则只有镜面反射,且两者在检定过程中数值相差较大,因此,必须结合仪器说明书,确定仪器是否包含镜面反射,再结合相应的标准色板值,进行检定和判断。
4.色差仪数据处理系统
在色差计的检定中,通常仪器中会有不同的色度系统给予选择。如CIE1931XYZ标准色度系统适用于1°~4°的视场观测范围,CIE1964XYZ标准色度系统适用于4°~10°的视场观测范围,而有些色差计并不以XYZ作为色度的评判,而以△E的色差值作为不同颜色间的比较。因此,在检定中应注意,使用不同的色差公式得出的结果往往相差很大,容易造成误判,因此在选择色差公式时同样需要重视。
综上所述,由此我们可以看出,在测色色差计的检定过程中,涉及许多方面的因素需要考虑,各种测量条件的组合可达十几种,而上级计量部门给出的标准色板的定值,不可能涵盖这么多种类,因此,尽可能挑选常用测量条件组合,保证标准色板的定值与测色色差计相对应,以减少误判因素,利于计量检定的量值溯源准确。
如何提升色差仪的测量精度?
1.光源的预热
目前的色差计大部分是用卤钨灯连续方式照明。每次开机后,仪器都要经一段时间的预热(5~15min不等),这是稳定光源的必须过程。只有经过充分的预热,光源的色温才能稳定,切不可人为的缩短预热时间(如开机一段时间后才接通光源)。
2.仪器调标
色差计的测量方法是比较测量法。每次开机后调标准是至关重要的,它是给仪器定标。为了消除仪器的零点误差,调标前还需调零。仪器在出厂时,都会带有一白板作为调标用的标准板,并标有经过标定的三刺激值。调标时,输入给仪器的三刺激值必须与白板所标值一致。不要将标准白板与其它白板随便调用。
在调标后的测量中,仪器仍应时常调标,因仪器或多或少的都存在“温漂”,时常调标可减少或克服“温漂”所带来的误差。
3.测量条件选择
当使用仪器测量数据时,一定要注意测量条件。前面已提到,不同的测量条件测得的三刺激值是不同的。若用经过标定的试样来检定仪器,标定试样的测量条件应与仪器的条件严格一致;若用所测数据作为资料保存或数据交流,应标明测量条件:若将所测数据用于质量管理或与其它数据比较时,如测量条件不同,则使用时应慎重。
一般来讲,如标准照明体和视场条件不同,颜色数据的对比是无实际意义的;若上述两条件相同,而照明观测条件不同时,如试样装面很平整而且光泽度很低,颜色数据的对比还是有实用意义的、因照明观测条件不同所带来的误差与这种仪器的精度相比,其影响是可以接受的;若试样的光泽度较高,这种对比将失去意义。
4.色差测量
色差是质量管理中常用的颜色指标。测量色差时,正确的方法是用目标色板作为标准、对仪器调标准。所输入的标准值应是目标色板的三刺激值,它可以是经过标定的数据.也可是该仪器所测得的值。应注意的是,只有两个颜色相近的试样相比,色差才有意义。另外,不同色差公式的色差单位是不同的。