d/8积分球色差仪的测色原理，积分球色差仪测量模式讲解

发布日期：2023-05-26 浏览次数：250

色差仪根据测量几何条件的不同，在测量结构上可以分为不同的类型，常见的就是d/8结构的积分球色差仪，这种结构的色差仪测量精度较高，被广泛的应用于不同行业的颜色品质管控。那么，d/8积分球色差仪测色原理是怎样的？d/8积分球色差仪有几种测量模式？下文将为大家进行解答。

色差仪SCI测量模式

d/8积分球色差仪的测色原理：

积分球是一个内壁涂有白色漫反射材料（漫反射系数接近于1，常用的是氧化镁或硫酸钡）的空腔球体，内壁是良好的球面（要求与理想球面的偏差应不大于内径的0.2%）。氧化镁涂层在可见光谱范围内的光谱反射比都在99%以上，这样，进入积分球的光经过内壁涂层多次反射，在内壁上形成均匀照度。

当积分球用于颜色测量仪器时，球体会有多个开孔，结构示意图如下图。具体包括光孔，用于光源进入球体；测量孔，与被测物体紧密接触；接收器孔，在测量孔对面，一般与被测样品表面的法线呈8°夹角，用于采集物体的反射光；镜面反射孔，位于与接收器孔相对于法线对称的地方，这个孔可以关闭和打开，并放置光吸收阱，用来控制镜面反射光的采集（SPIN，Specular Included）与排除（SPEX，Specular Excluded）。

当一束辐通量为Φ（λ）的光源经光孔进入内球半径为R的积分球内，经涂层多次漫反射后，形成均匀照明。设除投射面外，其余内壁任一点M处的总照度E（λ）可用下表示：

总照度E（λ）计算公式

式中：E（λ）为M点的总光谱幅照度；ρw（λ）为积分球内壁的光谱反射比；Φ（λ）为进入进入积分球的光谱辐通量；R为积分球内球半径；f为积分球开口球面面积与积分球总的内反射表面积之比。

式中，当一束辐通量进入理想积分球后，除投射面外，球内表面任意点的照度（包括球壁开口处球面上的照度）只是球的几何尺寸、涂层的漫反射比、进入球的辐通量的函数，而与位置无关。在颜色测量中，样品表面的物理状况会影响光的传播，当表面比较光滑时，样品光泽较高，镜面反射光会比较强，散射会比较弱；当表面比较粗糙时，样品光泽较低，镜面反射光会比较弱，散射会比较强。对于相同材质的样品，若只是光泽差异，在包含镜面反射状态下测量结果应该是一致的，这时其反映的是材质本身的颜色，称之为真实色；但在排除镜面反射状态下，样品间的差异会比较大，数据反映的是材质和表面物理状况的综合变化，称之为表观色。因此，积分球仪器在涂料行业，以及纺织、塑料、纸张等行业被广泛应用。

d/8积分球色差仪的测量模式：

d/8几何结构色差仪一般具有两种测量模式，它们分别是SCI模式和SCE模式，具体如下：

SCI是英文Specular Component Include的缩写，意思是包含镜面反射光，有时也缩写为SPIN。是指色差仪测量模式中有一个镜面反射光来补光，用于测量样品的光谱反射分量和反射体或漫反射分量。这种测量方式的测量结果包括物体的所有表面反射光（包括镜面反射和漫反射），与物体表面的结构、粗糙程度无关，测量结果可以反映出物体的真实色彩，物体的光泽不会影响颜色数据的测量结果。一般用于那些研究颜色本身属性而不关心颜色所附着的样品表面光泽度的应用，如油漆涂料厂等。

SCE是英文Specular Component Exclude的缩写，意思是不包含镜面反射光，有时也缩写为SPEX。在测量中，光陷阱的位置是关闭的，不存在镜面反射光来补光。该测量模式可以更好的评估样品的颜色外观属性，与我们人眼观察感知物体的颜色大致相同，但是受物体表面结构、粗糙程度影响较大。一般适用于那些直接被人观测到的，要求测量结果和目视非常接近的样品，如家电外壳等。