色度計(jì)基礎(chǔ)（四）測(cè)色儀器的重要參數(shù)

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色度計(jì)基礎(chǔ)（四）測(cè)色儀器的重要參數(shù)

如何挑選一款合適的測(cè)色設(shè)備，除需要考慮設(shè)備能否適應(yīng)測(cè)試場(chǎng)景笙纤，通過考量一些儀器普遍標(biāo)注的耗溜，可以作為比較和參照依據(jù)的重要參數(shù)，對(duì)購(gòu)得合適的實(shí)驗(yàn)設(shè)備也非常重要省容。了解一臺(tái)測(cè)設(shè)設(shè)備有哪些重要參數(shù)抖拴，表示什么樣的含義，由什么影響腥椒，對(duì)挑選一款合適的測(cè)色設(shè)備顯得非常重要阿宅。

一、色坐標(biāo)精度

光電積分測(cè)色儀器的色坐標(biāo)準(zhǔn)確度笼蛛，主要受盧瑟條件限制洒放。在CIE-XYZ色度系統(tǒng)中，樣品色坐標(biāo)X,Y,Z值的獲得可以由下式表示滨砍。式中往湿，S（λ）為光源的光譜能量分布，β（λ）表示物體的光譜幅亮度因數(shù)惋戏，x（λ）领追、y（λ）、z（λ）表示CIE標(biāo)準(zhǔn)觀察者光譜三刺激值譜線响逢。

圖 1 左：XYZ值的與標(biāo)準(zhǔn)CIE-XYZ系統(tǒng)譜線的關(guān)系

                                                                      右：Hyperion色度計(jì)三刺激值譜線

根據(jù)盧瑟條件绒窑，光電積分測(cè)色設(shè)備，要想獲得準(zhǔn)確的XYZ坐標(biāo)舔亭，就必須要有跟CIE-XYZ標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)高度吻合的三刺激值曲線回论，這將直接反映在設(shè)備的色度精度上散罕。

二、亮度精度

在XYZ色度系統(tǒng)中傀蓉，Y值符合人眼光譜靈敏度曲線欧漱，故可用Y值表示樣品的亮度。如前所述葬燎，設(shè)備測(cè)得亮度值的精確度可能受盧瑟條件

限制误甚。

此外，分光器件谱净、探測(cè)器和信號(hào)放大電路的線性度也會(huì)影響設(shè)備的亮度精度窑邦。這類系統(tǒng)中常用反射式光柵作為分光器件，受入射角和波長(zhǎng)影響壕探，經(jīng)光柵衍射后的光在各個(gè)方向上的能量分布不均勻冈钦，zui終呈現(xiàn)為入射光強(qiáng)和實(shí)際探測(cè)光強(qiáng)之間的非線性。同時(shí)李请，探測(cè)器對(duì)不同強(qiáng)度入射光的響應(yīng)的線性度瞧筛，信號(hào)放大電路的線性度也會(huì)影響設(shè)備的亮度精度。這些在儀器測(cè)試階段可以明確的系統(tǒng)誤差导盅，生產(chǎn)商可以通過硬件上或軟件上的補(bǔ)償來消除较幌。

圖 2 某款探測(cè)器的波長(zhǎng)靈敏度曲線

三、數(shù)據(jù)重復(fù)性

各器件性能可靠性：

儀器中白翻，各器件對(duì)環(huán)境的敏感程度影響著測(cè)試數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性乍炉，這些影響可能來自機(jī)械震動(dòng)、環(huán)境溫度變化等滤馍。

噪聲水平：

各類光電二極管岛琼、ccd都存在暗電流，且暗電流大小會(huì)受探測(cè)器溫度影響較大巢株，儀器內(nèi)部產(chǎn)生的熱量能否及時(shí)從設(shè)備中排出槐瑞，對(duì)設(shè)備

測(cè)試數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性影響明顯。

四纯续、光譜分辨率（僅針對(duì)光譜儀）

光柵刻劃線密度：光柵的刻劃線密度随珠，影響光柵的分光能力灭袁。在一定范圍內(nèi)猬错，光柵刻劃線密度大，則光柵可以將樣品光譜分散到更大的角度上茸歧，可以將波長(zhǎng)分的更細(xì)倦炒，增加線陣CCD的像元個(gè)數(shù)，則可以提高光譜分辨率软瞎。但同時(shí)逢唤，在樣品光強(qiáng)不變的情況下拉讯，單個(gè)傳感器上的分得的信號(hào)強(qiáng)度變?nèi)酢＿@往往需要廠商在設(shè)備成本鳖藕、探測(cè)精度和光譜分辨率之間做一個(gè)權(quán)衡魔慷。

五、單次測(cè)試時(shí)間

儀器的測(cè)試時(shí)間著恩，一方面取決于探測(cè)器需要多長(zhǎng)時(shí)間獲得足夠強(qiáng)度的信號(hào)院尔，另一方面設(shè)備對(duì)數(shù)據(jù)的處理速度，一次測(cè)試結(jié)束到下一次測(cè)試開始喉誊，設(shè)備所需的穩(wěn)定時(shí)間也會(huì)影響儀器測(cè)試速度邀摆。

同類儀器的單次測(cè)試時(shí)間，在低亮度下伍茄，差距較為明顯栋盹。在保證滿足測(cè)試精度要求的情況下，設(shè)備的測(cè)試速度敷矫，直接影響工廠產(chǎn)線的檢測(cè)效率例获。

六、光強(qiáng)范圍

設(shè)備標(biāo)稱的可以探測(cè)的光強(qiáng)范圍沪饺，影響設(shè)備可以應(yīng)用的場(chǎng)景躏敢。對(duì)低亮度，需要驗(yàn)證設(shè)備在該亮度下的實(shí)際測(cè)試的精確度是否能滿足需

求整葡。

 

圖 3  Hyperion的部分?jǐn)?shù)據(jù)單

補(bǔ)充： 產(chǎn)品手冊(cè)中標(biāo)注的數(shù)據(jù)能直觀的表征設(shè)備的性能件余，但卻隱藏了很多測(cè)試過程中的條件。測(cè)試條件的改變遭居，引起設(shè)備測(cè)試能力的變化啼器，有時(shí)只有在實(shí)際測(cè)試中才能體現(xiàn)出來。在實(shí)際測(cè)試中俱萍，需要考慮以下因素對(duì)測(cè)試的影響端壳。

1. 樣品亮度：

各類測(cè)色儀器，在信號(hào)強(qiáng)度較低時(shí)枪蘑，各類測(cè)試結(jié)果损谦、測(cè)試精度都會(huì)出現(xiàn)變化。這很好理解岳颇，根據(jù)前面的描述照捡，信號(hào)強(qiáng)度變?nèi)鹾螅S著增益系數(shù)的增大话侧，噪聲水平顯著提升栗精，信噪比降低，測(cè)試數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度下降。因此設(shè)備在低亮度下性能也是設(shè)備品質(zhì)的重要指標(biāo)悲立。

2. 環(huán)境光影響：

在儀器的測(cè)試環(huán)節(jié)鹿寨，往往將儀器置于暗室之中完成測(cè)試和標(biāo)定，但在實(shí)際的產(chǎn)線上薪夕，可能有部分環(huán)境光或其他設(shè)備的光源存在脚草，可能會(huì)對(duì)儀器的精確度產(chǎn)生影響。

3. 測(cè)試距離原献，面積：

儀器的測(cè)試面積變化玩讳，對(duì)于已知均勻性很好的樣品，對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響并不明顯嚼贡。但對(duì)于均勻度未知的樣品熏纯，測(cè)試面積的變化，會(huì)引起采樣區(qū)域的變化粤策，對(duì)測(cè)試結(jié)果影響明顯樟澜。

測(cè)試距離比較長(zhǎng)的系統(tǒng)，可能會(huì)對(duì)環(huán)境光敏感叮盘，較長(zhǎng)的焦距秩贰，讓雜散光，環(huán)境光可以進(jìn)入設(shè)備柔吼，但這也不是絕對(duì)的毒费，取決于設(shè)備的光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

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