色差儀作為光學(xué)儀器，是利用儀器內(nèi)部的標(biāo)準(zhǔn)光源照明被測物體，在整個可見波長范圍內(nèi)進行一次積分測量，直接測得透射或反射物體色的三刺激值和色品坐標(biāo)，并可通過專用微機系統(tǒng)給出被測樣品之間的色差值。許多的用戶對于色差儀的工作原理及組成結(jié)構(gòu)不是很清楚，本文為大家做了介紹。
色差儀的工作原理：
通常所說的色差儀是仿照人眼感色原理研制的，由照明系統(tǒng)、探測系統(tǒng)和數(shù)據(jù)系統(tǒng)三部分組成，照明、探測部分分為“0/45”、“45/0”、“d/0"、“d/8”等測量一觀察方式。其中“0/45”是模擬人眼觀察角度而設(shè)計，光源由45°角射入，0°角進行測量。“d/8”積分球式色差儀是用一內(nèi)壁涂白的球漫射照明樣品，在8°角測量，此結(jié)構(gòu)可以更好的測試固體的反射與液體的透射6。數(shù)據(jù)系統(tǒng)則是通過數(shù)值表達被測物體的顏色。
根據(jù)CIE（國際照明委員會）規(guī)定，任何一種給定物體色的特性都可以用三刺激值（X，Y，Z）色度坐標(biāo)來表示。色差儀是將原始的CIE三刺激值通過一系列數(shù)學(xué)關(guān)系的轉(zhuǎn)換，表示成易于理解的數(shù)值，比如：L*、a*、b*。在產(chǎn)品顏色檢測中應(yīng)用較多的為CIEL*a*b*表色系統(tǒng)，其中+a*值表示紅色，-a*值表示綠色；+b*值表示黃色，-b*值表示藍色；+L*值表示明亮度，-L*表示陰暗度。通過這三個數(shù)值，可以準(zhǔn)確的表示出被測物體的顏色。
色差儀的組成結(jié)構(gòu)：
光電積分測色色差計仿照人眼感色的原理，采用能感受紅、綠、藍三種顏色的受光器，將各自所感受的光電流加以放大處理，得出各色的刺激量，從而獲得這一顏色的信號。光電積分式儀器總的光學(xué)條件應(yīng)符合盧瑟條件（Luther condition）。
測色色差計主要包括測頭、數(shù)據(jù)處理器（含顯示器及打印機）、直流電源及附件四部分。測色儀測頭由照明光源，濾色器，硅光電池，隔熱玻璃，凸透鏡，導(dǎo)光筒，擋板，積分球等組成。其中：
1）積分球是測色儀的重要構(gòu)成部件，在很大程度上決定了測色儀的使用壽命、測量精度和長期重復(fù)性。
2）數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括放大電路、A/D轉(zhuǎn)換、中央處理器、顯示、打印等數(shù)據(jù)輸出。采用微控制器進行數(shù)據(jù)處理，通過液晶顯示和打印輸出各種色度數(shù)據(jù)。
3）內(nèi)部光源照明系統(tǒng)：采用低能耗的特殊發(fā)光管，經(jīng)修正后作為測色用的標(biāo)準(zhǔn)照明體D65，保證220V+22V，50Hz+1Hz的穩(wěn)定電壓確保光源發(fā)光的穩(wěn)定性。測色儀內(nèi)部照明光源通常是標(biāo)準(zhǔn)A光源，而實際應(yīng)用中都需要測量物體在標(biāo)準(zhǔn)D65和C光
源下的色度值，因此要模擬出D65光源，使儀器總的光譜靈敏度符合D65下的盧瑟條件。
4）光譜三刺激值：選用CIE1964 補充觀察者10°視角的數(shù)據(jù)；儀器照明幾何條件為o/d。
5）觀察條件：符合CIE所規(guī)定的0°入射/45°接收條件。光譜條件，總體響應(yīng)等價于CIE標(biāo)準(zhǔn)照明體D65及10視場色匹配函數(shù)下的三刺激值X10、Y10、Z10（以下簡寫為X、Y、Z），最終可獲得測色的五種表色系統(tǒng)：CIE Y10 x10 y10（1964），CIE：X10Y10Z10（1964），L*a*b*（1976），L*C*H°（1976）及 Hunter Lab和色差計算的三種表色系統(tǒng)：ΔEab*（ΔL*Δa*Δb*），ΔEab*（ΔL*ΔC*ΔH*）及 Hunter ΔE（ΔL Δa Δb）。不同表色系統(tǒng)的測得數(shù)據(jù)均可以由計算機進行相互轉(zhuǎn)換，并以數(shù)字顯示、可打印輸出。
色差儀如何選購？
正確選擇儀器是使用好色差儀的前提。用戶往往很重視儀器的精度，而容易忽視儀器的測量條件。這往往會帶來不必要的麻煩甚至損失。
顏色的測量是在一定的規(guī)范條件下進行的。這些條件包括：標(biāo)準(zhǔn)照明體（或標(biāo)準(zhǔn)光源）、視場、標(biāo)準(zhǔn)照明和觀測條件。選購或使用儀器時，知道這些條件是很重要的。
1.標(biāo)準(zhǔn)照明體和視場
在不同光源照明下，我們觀測顏色的結(jié)果是不同的。CIE（國際照明委員會）規(guī)定了4種標(biāo)準(zhǔn)照明體A、B、C、D（D又分為D55、D65、D75）和3種標(biāo)準(zhǔn)光源A、B、C。標(biāo)準(zhǔn)照明體是指其相對光譜功率分布而言，能實現(xiàn)這種光請分布的發(fā)光實體稱為標(biāo)準(zhǔn)光源。目前測色中最普遍使用的是D65標(biāo)準(zhǔn)照明體。
視場，亦稱視角、觀察角。它是指人眼觀察顏色時的視線張角?；谝曈X生理的原因，人在小于4°視場和大于4°視場的條件下對顏色的感知是略有不同的。CIE把視場規(guī)范為2°視場和10°視場?，F(xiàn)在的儀器普遍采用10°視場。
2.標(biāo)準(zhǔn)照明和觀測條件
它是指測量的幾何條件。CIE規(guī)定了4種條件：0/45（零度照明/45°方向接收）、45/0（45°方向照明/0°接收）、0/d（垂直照明/漫射接收）、d/0（漫射方式照明/零度接收）。在實際使用中，可能會遇到d/8、8/d、T/8、8/T等條件，它們是d/0和0/d條件的派生，d為不包括鏡面反射，T為包括鏡面反射。
對于非完全的漫反射體（絕大部分的待測物體是不完全的漫反射體），在4種條件下測得的顏色結(jié)果是不盡相同的。差異的程度，主要取決于試樣材質(zhì)的表面光度特性。
