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便攜分光測色儀的臺間差和重復性怎么理解?

2022-11-04

  準確度和精密度是評價儀器優(yōu)劣的重要因素,精密度太差則說明儀器自身就穩(wěn)定也不可靠。便攜分光測色儀中,常用“臺間差”也就是“儀器間一致性”描述準確度;常用“重復性”描述精密度。對于“臺間差”和“重復性”這兩個概念,許多的用戶在使用便攜式分光測色儀時,容易混淆,下文為大家進行了簡單的介紹。

便攜式分光測色儀

  反映測量結果與真值接近程度的量,稱為精度,其與誤差大小相對應,可用絕對誤差或相對誤差表示。因此可用誤差大小來表示精度的高低,誤差小則精度高,誤差大則精度低。精度可分為準確度、精密度和精確度。準確度反映測量結果中系統(tǒng)誤差的影響程度,精密度反映測量結果中隨機誤差的影響程度,精確度反映測量結果中系統(tǒng)誤差和隨機誤差綜合影響的程度,其定量特征可用測量的不確定度(或極限誤差)來表示。

  儀器的精密度是指測試結果的一致性;準確度是指測試結果與真值相符合的程度,在測色儀器中可理解為與標準儀器測量結果相符合的程度。精密度的影響因素是儀器的隨機誤差,對于色度計、分光測色儀等光電儀器來說,主要有探測器響應度的變化、電路的隨機噪聲、光源能量波動、樣品本身的不穩(wěn)定性及測量條件的不穩(wěn)定性等。準確度的影響因素是儀器的系統(tǒng)誤差,系統(tǒng)誤差來源于光度標尺誤差、波長誤差,光譜帶寬、幾何條件、雜散光等影響。

  精密度包含重復性和復現(xiàn)性兩個指標。重復性是指同一試樣在同一實驗室,按相同的測量方法由同一測量儀器上在一定的時間內(nèi)連續(xù)重復測量得到的結果之間一致性的接近程度;復現(xiàn)性是指同一試樣在改變諸如實驗者、測量儀器、實驗室或時間等測試條件后,連續(xù)測量得到的結果之間一致性的接近程度??梢姡趦蓚€實驗室進行測量的結果其吻合程度屬于復現(xiàn)性,而進行多次測量的易變性則是對重復性的評估。評估重復性和復現(xiàn)性最直接的方法依賴于中心極限定理,其中包含的一系列事件應形成正態(tài)或高斯分布,并以標準偏差表示。

  分光測色儀的系統(tǒng)誤差最主要的是光度標尺誤差和波長誤差。光度標尺誤差分為參比白誤差和參比黑誤差。通常認為白色、黑色校正板數(shù)據(jù)是準確的情況下,參比白誤差主要是白色校正板老化造成,參比黑誤差主要是黑色校正板老化和系統(tǒng)雜散光造成。參比白誤差主要影響光度標尺的大刻度部分,而對小刻度部分的誤差較小;參比黑誤差主要影響光度標尺的小刻度部分,而對大刻度部分的誤差較小。然而探測器及電路系統(tǒng)的線性也會影響光度標尺誤差,即使光度標尺100%和0準確,90%、……、10%也會有誤差,這種誤差一般較小,也難以校正。隨著陣列探測器的廣泛使用,分光測色儀不再是具有移動部件的單色儀,因此波長誤差的產(chǎn)生往往是波長定標的誤差。波長誤差主要影響光譜反射率因數(shù)曲線中變化率(一階導數(shù))最大的部分,而在曲線幾乎平坦處的影響最小。由于系統(tǒng)誤差對于不同光譜反射率因數(shù)的影響不同,故其對顏色測量準確度的實際影響取決于被測材料的具體光譜光度特性。

  曾有廠家對儀器的檢驗規(guī)程著重于它的物理量的誤差(如波長誤差,光度標尺誤差等)和三刺激值誤差(△X、△Y、△Z),而這種誤差很難與色差直接建立關系,更難與人眼視覺聯(lián)系起來。有研究者提出用色差數(shù)據(jù)表示顏色測量儀器的精密度和準確度。用同一臺顏色測量儀器,同一個樣品,做多次測量,得到一組數(shù)據(jù),將各次數(shù)據(jù)的平均值與各次數(shù)據(jù)求色差,再求這些色差的平均值,稱為均離色差,表示儀器的精密度或重復性。

均離色差公式

  式中,L*i,a*i,b*i分別為N次測量中第i次測量的CIELAB坐標(圖片)為各自的平均值?,F(xiàn)代顏色測量儀器精密度色差AE*ab可以小于0.1,而一般人眼可看到顏色變化時要近似1個色差單位,所以這個精密度是較為滿意的。準確度要與標準值相比較才能得到。而通常分光測色儀、分光光度計和光譜輻射計準確度要比其精密度差,甚至多達一個數(shù)量級。用同一臺儀器,測量同一個樣品,做多次測量,得到一組數(shù)據(jù),每次數(shù)據(jù)與標準值相比計算色差,再求各次色差的平均值,即與標準值的平均色差,表示儀器的準確度。

  精密度和準確度的重要性依賴于應用,不可一概而論。當用于檢驗產(chǎn)品顏色一致性時,由于其光譜組成近似相等,儀器精密度是十分重要,而很高的準確度是不必要的。而使用同一類型但不同儀器,或不同類型的儀器、或樣品的光譜組成相差較大時,準確度就十分重要了。精密度和準確度是評價儀器優(yōu)劣的重要因素,精密度太差則說明儀器自身就穩(wěn)定也不可靠。分光測色儀中,常用“重復性”描述精密度,“儀器間一致性”也就是“臺間差”描述準確度。

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