色差儀是模擬人眼的視覺(jué)系統(tǒng)而研制的光電測(cè)色儀器，其主要由照明系統(tǒng)、探測(cè)系統(tǒng)及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)組成，其中探測(cè)系統(tǒng)是由積分球、擋板、濾色片和光電池組成的。這些部件的設(shè)計(jì)合理與否，會(huì)對(duì)儀器的測(cè)量精度產(chǎn)生影響。本文對(duì)色差儀探測(cè)系統(tǒng)的類(lèi)型及其對(duì)顏色測(cè)量精度的影響做了介紹，對(duì)此感興趣的朋友可以了解一下！
色差儀探測(cè)系統(tǒng)的類(lèi)型：
測(cè)色色差計(jì)的探測(cè)系統(tǒng)主要有以下4種：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），少數(shù)儀器會(huì)出現(xiàn)漫射/8°（用d/8表示）、8°/漫射（用8/d表示）。以0/d為例，這表示樣品被一束光照明，該光束的軸線與樣品法線間的夾角不超過(guò)10°，用積分球收集反射通量，照明光束的軸線和任一光線間夾角不超過(guò)5°，當(dāng)積分球開(kāi)孔部分的總面積不超過(guò)球內(nèi)反射整球面積的10%時(shí)，其直徑可以是任意的。在對(duì)測(cè)色色差計(jì)進(jìn)行檢定時(shí)，必須明確儀器的探測(cè)系統(tǒng)是哪一種類(lèi)型，以對(duì)應(yīng)不同的標(biāo)準(zhǔn)色板值，但由于不同測(cè)量條件下，標(biāo)準(zhǔn)色板的值均不同，試驗(yàn)表明，0/45，8/d的儀器可當(dāng)作0/d來(lái)進(jìn)行檢定，45/0，d/8的儀器可當(dāng)作d/0來(lái)進(jìn)行檢定，以此來(lái)簡(jiǎn)化所對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)色板的校準(zhǔn)值，且能保證檢定結(jié)果的準(zhǔn)確性。
測(cè)色色差計(jì)的探測(cè)系統(tǒng)還包括鏡面反射的影響，有些儀器可選擇在檢定時(shí)是否包含鏡面反射，而有些儀器則只有鏡面反射，且兩者在檢定過(guò)程中數(shù)值相差較大，因此，必須結(jié)合儀器說(shuō)明書(shū)，確定儀器是否包含鏡面反射，再結(jié)合相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)色板值，進(jìn)行檢定和判斷。
色差儀探測(cè)系統(tǒng)對(duì)顏色測(cè)量精度的影響：
色差儀的探測(cè)系統(tǒng)是由積分球、擋板、濾色片和光電池組成的。光照射在被測(cè)物體上，然后反射到下半積分球內(nèi)，經(jīng)隔板漫反射進(jìn)入上半積分球，最后經(jīng)濾色片選擇性吸收后被光電池吸收轉(zhuǎn)變成電信號(hào)。在探測(cè)系統(tǒng)中影響顏色測(cè)量精度的因素有：
1.隔板
在積分球上半球和下半球之間安裝一個(gè)與積分球相同材質(zhì)的隔板，使光線形成漫反射，在積分球內(nèi)漫反射積分計(jì)算，以避免沒(méi)有經(jīng)過(guò)漫反射積分的光線直接到達(dá)探測(cè)器。
2.積分球
積分球是一個(gè)中空的球腔，球腔上開(kāi)有入孔和出孔，腔壁一般為具有漫反射性質(zhì)的涂層。當(dāng)積分球用于激光功率與能量測(cè)量時(shí)，被測(cè)激光束從入孔射入，經(jīng)過(guò)腔壁復(fù)雜的漫反射后，一部分光被腔壁吸收，其余從入孔和出孔射出。通過(guò)特殊的設(shè)計(jì)，可使出射光能量比入射光低幾個(gè)數(shù)量級(jí)，將強(qiáng)激光衰減，用弱光探測(cè)器測(cè)量取樣出孔處的光功率、波形和能量，換算后即可得到原入射光束的相應(yīng)參數(shù)。在0/d條件下當(dāng)量光譜反射比（經(jīng)過(guò)多次反射的綜合作用結(jié)果）ρs（λ）的計(jì)算公式如下：
ρ（λ）為積分球內(nèi)壁材料的光譜反射比；D為積分球內(nèi)腔直徑；f為積分球開(kāi)口面積和總面積之比；s為樣品被照射面積。
從上面的公式可以分析出，光譜反射比經(jīng)過(guò)積分球后損失較大，這就大大減小了儀器的信噪比。傳統(tǒng)的內(nèi)壁材料一般是BaSO4噴涂，它容易老化和脫落，所以經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，儀器的精度會(huì)有很大變化。
3.濾色片
當(dāng)選定照明光源和光電池的型號(hào)后，濾色片的透過(guò)特性決定了儀器滿足盧瑟條件的程度，也決定儀器的精度。濾色片的匹配原理是當(dāng)濾色片疊加時(shí)，總透過(guò)率是各片透過(guò)率的乘積，某一型號(hào)的濾色片的透過(guò)率是其厚度的指數(shù)函數(shù)。在匹配濾色片的時(shí)，首先要確定其透過(guò)特性，可以通過(guò)分光光度計(jì)或別的儀器測(cè)出；其次經(jīng)過(guò)大量試驗(yàn)確定濾色片的型號(hào)，根據(jù)測(cè)得透過(guò)率特性和色匹配函數(shù)的曲線，通過(guò)做大量的試驗(yàn)大體上確定濾色片的型號(hào)；最后用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大數(shù)據(jù)處理功能優(yōu)化濾色片的厚度和種類(lèi)，從而擬合出所需的曲線。
在配制濾色片時(shí)，應(yīng)該同一批的濾色片厚度相同，不同批的應(yīng)該重新配制厚度。因?yàn)椴煌蔚耐穸韧吞?hào)的濾色片由于加工條件和其它因素的影響，其透射率不是完全一樣的。
色差儀積分球的作用：
積分球是一個(gè)中空的金屬球，其內(nèi)表面涂有中等灰色的高反射漫射物質(zhì)，如硫酸鋇或聚四氟乙烯。進(jìn)入這個(gè)球體的光線經(jīng)過(guò)多次反射后都只能從測(cè)量孔或光源孔射出積分球。一束光從任意的不通過(guò)球心的角度照進(jìn)積分球，經(jīng)過(guò)球壁的多次反射后會(huì)從各個(gè)角度照射到樣板，最終通過(guò)測(cè)量孔或光源射出積分球。測(cè)量孔是在與法線夾角成8°的位置，由一組光電管構(gòu)成的探測(cè)器。例如三恩時(shí)公司的TS7020、TS7030、TS7036等色差儀就是這種結(jié)構(gòu)的色差儀。
CIE沒(méi)有明確規(guī)定積分球的開(kāi)孔尺寸，只要求所有開(kāi)孔面積不超過(guò)內(nèi)表面積的10%，因此不同廠家的產(chǎn)品的開(kāi)孔位置、尺寸及光源入射角度會(huì)有區(qū)別。與觀測(cè)孔關(guān)于法線對(duì)稱(chēng)的地方有一個(gè)光阱，關(guān)閉光阱時(shí)鏡面反射成分包含在內(nèi)，簡(jiǎn)寫(xiě)作d/8：i（d表示漫反射照明，8是8度角接收，i指包括鏡面反射），也可簡(jiǎn)寫(xiě)作SPIN。當(dāng)光阱打開(kāi)時(shí)去除了鏡面反射，此條件簡(jiǎn)寫(xiě)作d/8：e，e指去除鏡面反射。這種儀器不僅能測(cè)量不透明樣品的顏色，還可以測(cè)量透明樣品的顏色。