色差儀是顏色測量行業(yè)常用的一種光學(xué)分析儀器，可以對顏色進(jìn)行分析的同時，給出色樣之間的顏色差異值，對顏色進(jìn)行定量的分析。本文對色差儀的結(jié)構(gòu)組成、原理、現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢做了介紹，對光電測色儀器知識感興趣的朋友不妨了解一下！

色差儀的結(jié)構(gòu)組成：

光電積分測色色差計是仿造人眼感色的原理制成的，采用了能感受紅、綠、藍(lán)3種顏色的受光器，將各自所感受光電的光電流加以放大處理，得出各色的刺激量，從而獲得這一顏色信號。其結(jié)構(gòu)框圖如下圖所示。

色差儀的工作原理：

光電積分式儀器總的光學(xué)條件應(yīng)符合盧瑟條件。在D65光源 10°視場下的盧瑟條件：

式中：

Kx，Ky，Kz為與波長無關(guān)的常數(shù)

S（λ）為儀器所用的標(biāo)準(zhǔn)光源光譜功率分布

τx（λ），τy（λ），τz（λ）為儀器特定濾色器的光譜透過率

γ（λ）為儀器探測器的相對光譜響應(yīng)度

X10（λ），Y10（λ），Z10（λ）為10°視場補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者光譜三刺激值

在儀器的生產(chǎn)中，各濾光器的光譜曲線是通過各種有色玻璃的組合匹配而形成，實際的光譜曲線不可能完全符合式盧瑟條件的要求，只能近似的接近。如下圖所示，這種不符合在顏色測量中帶來的誤差便是這類儀器的原理誤差，儀器的精度取決于接近盧瑟條件的程度。正是這種原理誤差給儀器帶來了一些弊病，如絕對測量誤差較大，臺間差較大等。

色差儀的現(xiàn)狀：

1.在照明系統(tǒng)方面

光電色度儀器的光源常采用白熾燈、鹵鎢燈或微型脈沖氙燈等，現(xiàn)在國內(nèi)產(chǎn)品多為鹵鎢燈，即可達(dá)到精度要求。國外高端儀器有的使用脈沖氙燈，其具有光強(qiáng)高，耗能少的優(yōu)點，但價格昂貴，增加了儀器的總體成本，不適合在國內(nèi)推廣。因為光電探測器在紅外和紫外波段仍有響應(yīng)，影響測量精度，所以增加一塊隔熱玻璃，用于消除紫外和紅外部分的影響。

2.在探測器方面

一般是三個帶有修正濾光片組的光電管或大面積硅光電二極管（在要求儀器有較高靈敏度的場合下采用光電倍增管）。硅光電二極管具有光譜性能好、光譜響應(yīng)范圍寬、受環(huán)境溫度影響小和幾乎無疲勞現(xiàn)象的特點，可以滿足大多數(shù)色度測量的要求。針對測色領(lǐng)域，現(xiàn)在還有專門用于測色（光譜范圍是可見光區(qū)）的探測器，自身己帶有滿足一定要求的校正濾色片，稱為顏色探測器。另外值得一提的是采用光纖傳感技術(shù)的新型顏色測量儀器，光纖具有徑細(xì)，柔韌，可繞曲性好等特點，目前已有用光纖作探頭的測色儀器，此類測色儀器一般體積較小，便于攜帶，而且測量方便，可用在特殊需要的場合，比如用來測量人體的皮膚或牙齒顏色等。

3.在濾色器方面

因為光電色度計的精度與儀器符合盧瑟條件的程度有關(guān)，符合的程度越高，儀器測量精度越高，而濾色器的透過特性決定了儀器滿足盧瑟條件的程度，因此濾色器的設(shè)計十分關(guān)鍵一般在選定照明光源和探測器的型號后，就可以初步選定濾色片的牌號和片數(shù)，再根據(jù)濾色器的特性編寫確定濾色片厚度的程序，在計算機(jī)上進(jìn)行模擬和優(yōu)化匹配濾色器，從而確定濾色片的片數(shù)、厚度及排列方式。

4.在儀器控制方面

隨著大規(guī)模集成制造技術(shù)等的發(fā)展，單片機(jī)、微處理器、計算機(jī)和DSP技術(shù)的廣泛應(yīng)用，早期采用人為控制的光電色度儀器，大多數(shù)實現(xiàn)了自動控制，使儀器的自動化與智能化成為可能，在微處理機(jī)的控制下，能完成自動測量、自動計算和存儲或自動進(jìn)行非線性校正功能，實現(xiàn)儀器光、機(jī)、電以及整個系統(tǒng)工作狀態(tài)的自動檢測，還可以內(nèi)存多種專用分析程序等等。

5.在通信接口方面

目前主要有雙向RS232接口，最新的還有USB接口，可以外接記錄儀、計算機(jī)，完成儀器遙控、數(shù)據(jù)傳輸、外存、記錄，打印等功能。

6.在特殊應(yīng)用領(lǐng)域方面

隨著色度計在各行業(yè)的廣泛應(yīng)用，出現(xiàn)了一些行業(yè)特有的測色產(chǎn)品，在基本的光電積分測色原理上，根據(jù)行業(yè)特點進(jìn)行了專門的設(shè)計，并綁定了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，方便了測色儀器的使用。比如：用于評價棉花質(zhì)量、評定棉花等級的棉花色度儀。色坐標(biāo)只使用了目前在顏色檢驗中通用的亨特色坐標(biāo)，又因為棉花顏色的特性只使用了兩個探測器測量三刺激值中的Y、Z值。還有專門應(yīng)用于寶石、汽車漆，石油等行業(yè)的專用色度計也有產(chǎn)品出現(xiàn)。

色差儀的發(fā)展趨勢：

1.智能化、小型化

國內(nèi)外目前普遍研究和采用帶有微處理器的、兼有檢測和信息處理功能的傳感器。在半導(dǎo)體片基上，用微電子加工技術(shù)把傳感器功能、邏輯功能、存儲功能集成在一起，使得傳感器具有自動校正、自動補(bǔ)償、數(shù)據(jù)處理、存儲、記憶等功能。

2.快速度、高精度

積分球的入射面采用聚四氟乙烯聚酯新材料，利用微處理器的計算能力，通過軟件方式來提高測量的精度；從測量到計算直至顯示，一般僅需要幾毫秒的時間。

3.多種制式的轉(zhuǎn)換

由于微處理器的計算能力，在XYZ、Yxy、CIE 1976L*a*b*、L*u*v*、L*C*H*、Hunter-Lab、Munsell之間選擇數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，變得及其容易。

4.在線動態(tài)測試

在線動態(tài)測試不僅可以有效地代替人工的離線檢測，而且可與控制系統(tǒng)結(jié)合，實現(xiàn)實時監(jiān)控、實時控制，改進(jìn)生產(chǎn)流程，實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。

5.虛擬化、網(wǎng)絡(luò)化

虛擬儀器是指通過應(yīng)用程序?qū)⑼ㄓ糜嬎銠C(jī)與功能化硬件結(jié)合起來，用戶可通過友好的圖形界面來操作計算機(jī)，從而完成對被測試量的采集、分析、判斷、顯示、數(shù)據(jù)存儲等。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展迅速，基于Internet的測色儀器將為用戶遠(yuǎn)程訪問、遠(yuǎn)程維護(hù)提供方便，將完成遠(yuǎn)程醫(yī)療診治、虛擬太空測試實驗、虛擬海底測試實驗等新用途。