色差仪原理详解

摘要：色差仪采用标准化光源（如D65光源，模拟自然光光谱），通过透镜系统将光线均匀照射到被测物体表面‌。

一、‌光学原理‌
光源与光路设计‌

色差仪采用标准化光源（如D65光源，模拟自然光光谱），通过透镜系统将光线均匀照射到被测物体表面‌。
根据样品特性选择反射法（非透明材料）或透射法（透明/半透明液体）接收光信号，例如纺织品反射率测量或食用油透射色度分析‌。
‌分光与光信号采集‌
反射/透射光经分光系统分解为连续光谱，利用光电二极管阵列或光栅分光技术捕获不同波长（380-780nm可见光范围）的光强度数据‌。
二、‌光电转换与信号处理‌
光电探测器‌
光信号通过光电二极管或光电倍增管转换为电信号，经放大、滤波处理消除噪声干扰，生成连续光谱数据‌。
三刺激值计算‌
基于CIE标准色度系统（如CIE 1931 2°或CIE 1964 10°视场），将光谱数据转换为三刺激值（X, Y, Z），代表红、绿、蓝三原色的视觉响应强度‌。
三、‌颜色模型与色差量化‌
CIELAB色度空间‌
三刺激值进一步转换为CIELAB色度参数：
L*‌：明度（0-100，黑→白）；
‌a*‌：红绿轴（+a偏红，-a偏绿）；
b*‌：黄蓝轴（+b偏黄，-b偏蓝）‌。
色差计算公式‌
核心公式为 ‌ΔE*ab = √(ΔL² + Δa² + Δb²)‌，量化样品与标准色的综合色差‌。
部分仪器支持进阶公式（如CIE2000），优化对人眼感知差异的匹配精度‌。
四、‌校准与测量流程‌
校准步骤‌
零点校准‌：在无光环境下调整仪器基准值‌24；
白板校准‌：使用标准白板校正灰阶值，确保光源稳定性‌24。
测量实施‌
样品需平整清洁，避免环境光干扰；仪器自动采集数据并显示色度参数及ΔE值‌。
五、‌技术适配性‌
多行业应用‌：涵盖塑胶（黄变指数）、纺织（色牢度）、食品（食用油色度）等领域，支持固体、液体、粉末等形态‌68。
‌高精度测量‌：分光式色差仪（如分光光度计）可达ΔE≤0.01，满足实验室级需求‌。
‌原理总结‌：色差仪通过标准化光源照射样品→分光系统捕获光谱→光电转换生成三刺激值→映射至CIELAB色度空间→计算ΔE值，实现颜色差异的客观量化‌。