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顏色測量儀器的幾何結構——d/8°積分球測量結構及其特點

閱讀:950        發(fā)布時間:2025-5-26

顏色測量儀器的幾何結構——d/8°積分球測量結構及其特點

d/8°積分球測量結構及其特點

積分球是一個內壁呈白色的圓球,其內壁有的反射和散射性能,廣泛用于光源的色度和強度的測量。顏色測量時,球體會有多個開孔。其中測量孔用于與被測物體緊密接觸;另一個觀測孔,即接收器孔,它在測量孔對面,一般與法線呈8°,用于采集物體的反射光;與觀測孔相對于法線對稱地方的開孔,為鏡面反射孔,這個孔可以關閉和打開,用來控制鏡面反射光的采集與否。

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                   d/8°測量結構示意圖

工作時,光源發(fā)光,光線會通過積分球內壁進行漫反射,從而這些漫反射光能夠從不同方向照射到樣品表面,樣品進行吸收和反射,其反射的8°方向的光被接收器接收進行顏色分析。

所以相對于0°/45°測量結構,其特點之一是其光源是漫射光源,相當于有無數(shù)個點狀光源分布于樣品周圍,而0°/45°結構是單點光源;特點之二是其接收器在8°位置,由于對稱位置的鏡面反射孔可以關閉和打開,所以可以采集包含鏡面反射(SPIN,Specular Included)數(shù)據(jù)和排除鏡面反射(SPEX,Specular Excluded)數(shù)據(jù)。


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                           包含鏡面反射和排出鏡面反射光路示意圖

按照上圖來分析,當光源照射到樣品表面后,會發(fā)生光的吸收、散射和鏡面反射。樣品表面的物理狀況會影響光的傳播,當表面比較光滑時,樣品光澤較高,鏡面反射光會比較強,散射會比較弱;當表面比較粗糙時,樣品光澤較低,鏡面反射光會比較弱,散射會比較強。

所以對于相同材質的樣品,若只是光澤差異,在包含鏡面反射狀態(tài)下測量結果是一致的(即1+2=2+1),這時其反映的是材質本身的顏色,稱之為真實色;但在排除鏡面反射狀態(tài)下,樣品間的差異會比較大(1≠2),數(shù)據(jù)反映的是材質和表面物理狀況的綜合變化,稱之為表觀色,此狀態(tài)下與人眼的視覺效果更為接近。   

可見包含鏡面反射數(shù)據(jù)與排除鏡面反射數(shù)據(jù)的差異主要是由鏡面反射光造成的,而鏡面光的強弱取決于樣品的光澤高低,所以樣品的光澤大小影響包含鏡面反射與排除鏡面反射數(shù)據(jù)的差異大小。分別在兩種狀態(tài)下測量不同光澤的涂層,色度數(shù)據(jù)和其間的差異如下表。

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不同光澤的樣品包含與拍出鏡面狀態(tài)的數(shù)據(jù)差異

可見涂層的光澤大小對于包含鏡面反射數(shù)據(jù)影響很小,而對排除鏡面反射數(shù)據(jù)影響很大;當樣品光澤越高時,排除鏡面反射的明度值越低,從而與包含鏡面反射的數(shù)據(jù)差異越大。

現(xiàn)在積分球儀器在各個行業(yè)都有應用。特別是在紡織印染和塑料產品的檢測中,它被作為首要選擇。不論對于低光澤樣品還是高光澤樣品(比如金銀卡、電鍍產品),積分球結構都可以表現(xiàn)出良好的性能;甚至對于一些簡單的特殊效果涂料,都可以用這種結構作為檢測手段。由于積分球型儀器是可以測量樣品真實色的儀器,所以電腦配色系統(tǒng)中一般選擇積分球結構分光光度儀。

積分球是這種結構重要的原件之一,由于內壁為高漫反射材料,所以相對成本較高;為了保持數(shù)據(jù)的準確性,需要較好的日常維護,用來保持其良好的高度漫反射性能。


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