一文了解分光测色仪是什么类型的测色仪器？

在颜色测量中，有多种类型的测色仪器，比较常见就有分光测色仪，这是一种高精度的颜色测量仪器，在颜色测量领域及配色行业有着广泛的应用。本文对分光测色仪的类型、测色原理及发展趋势做了介绍。

分光测色仪有哪些类型？

分光测色仪是一种主要用于色彩管理，对单点色测量的设备。每种颜色都有它的颜色值，通过光谱测量得到它的光谱色，它是绝对的、与设备无关的值。对于有色差的仪器可以根据这些值与自身显示的差值来调整颜色，使得不同设备对颜色呈现的效果达到一致。对于可见光（380-800）按照波长划分为小段进行光电转换，对于每种颜色都可得到一组不同强度的值，把这些值进行颜色混合，剔除掉难于表示的一部分，余下的可以组成一个样靶，是由数量庞大的小色块组成。分光测试仪就是基于一个X-Y的运动平台，可以自动的快速的带动测量头对样靶的色块进行测色。也可单独使用测量头进行人工测色。

由于时间间隔会引起设备损耗或者不可预测的情况，对于同一色块的颜色的测量值会有偏差，整体甚是，所以对于数量庞大的样靶就要求快速的测量。所以，市面上就会出现不同类型的分光测色仪。

目前，分光测色仪有台式和便携式两种。台式一般体积较大，不适于携带或者是现场测量。但由于其精度高，稳定性好，且可以和各种电脑连接便于数据库的建立，所以可以更好的进行颜色的管理。便携式测色仪相对比较轻便，可以在现场测量。但其精度较低，且有些不能与计算机相连，容易造成用户对测量数据的丢失和不易管理等。

对于台式分光测色仪而言，色彩信息的采集是针对一个色靶样本集进行的。靶样本集包含了庞大数量的小色块，如果使用人工方式对色块逐一测量，必定会因时间或其他不确定因素引起颜色变化，影响采集数据的结果。因此，一个可以拖载测量头高速运动的平台就成为分光测色仪不可或缺的部分。

分光测色仪测色原理：

分光测色仪不是直接测量颜色的三刺激值本身，而是测量物体的光谱反射或透射特性，也就是测得物体的光谱辐亮度因数或光谱透射比，再选用CIE推荐的标准照明体和标准观察者，通过积分计算求得颜色的三刺激值。

在实际测量中，它一般以5～20nm 的等距波长间隔，在380～780nm的波段内测得各波长的光谱反射（或透射）率。由于这类仪器测得的是最基本的颜色光学数据，所以它可用计算的方法灵活地得出颜色物体在各种条件下（如D65、C、A照明体）的三刺激值XYZ和X10Y10Z10。

根据光谱信号采集的方式，分光式仪器可分为单通道扫描式和多通道采集式。单通道扫描式主要由电源、单色器、光电探测器、数据处理和输出装置几部分组成，光源一般为稳定性光源（如卤钨灯、氙灯）；单色器是整个仪器的核心，其形式有棱镜分光式、光栅分光式和滤光片分光式等；探测器为光电倍增管、光电管，由于仪器的扫描机构和光路较复杂，使得仪器的体积较大。多通道采集式主要由光源、色散装置、探测器、信号采集电路、数据处理和输出装置几部分组成，光源多用脉冲光源，即脉冲氙灯；光电传感器阵列为光电二极管阵列或CCD；色散元件常为衍射光栅。

分光式仪器是颜色测量中的权威仪器，测量精度较高，传统的分光光度计体积较大成本也较高，使得它的使用受到很大的局限：一般仅适于实验室使用。新一代分光光度计的出现，由于它采用了先进的技术和新的器件，使得仪器的结构大大简化，体积大为缩小，这将使其使用范围产生巨大的变化。

分光测色仪发展趋势：

1.在光源方面

分光测色仪的光源常采用卤钨灯或氙灯等，现在多为氙灯，且脉冲氙灯具有光强高，耗能少的优点。还可采用滤光片的方法进行滤光以更好的模拟D65光源。

2.在探测器方面

对物体或光源的颜色进行快速而精确的测量，已经成为当前国际上测色领域的一个重要的发展方向，因此，采用CCD或硅光电二极管列阵等阵列器件作为多元探测器的快速分光测色技术是目前国际上较热门的颜色研究课题，也是颜色测量仪器的发展方向。就目前市场来说，分光测色仪器多采用光电二极管，与一般的CCD相比，它具有驱动电路简单，可见光范围的光谱响应好等优点。针对测色领域，现在还有专门用于测色（光谱范围是可见光区）的探测器，自身还带有滤波片，这样做光路的时候可以省去光栅，实现仪器的小型化。另外，值得一提的光纤传感技术是近年来发展迅速的新型传感技术，光纤具有径细，柔韧，可绕曲性好等特点，目前已有用光纤作探头的测色仪器，此类测色仪器一般体积较小，便于携带，而且测量方便，可用在特殊需要的场合。

3.在分光元器件方面

全息光栅渐渐取代机刻光栅，早期的分光光度计多采用棱镜分光，随着光栅制作技术尤其是复制光栅技术的发展和不断提高，绝大多数分光光度计采用光栅，后来，随着全息光栅制造技术的发展与商品化，全息闪耀光栅以其优越的性能（如杂散光小，无鬼线）迅速取代一般闪耀光栅。目前全息凹面光栅发展很快，开始被用来制作快速的光谱仪器。

4.在仪器控制方面

随着分光元器件及分光技术、检测器件与检测技术、大规模集成制造技术等的发展，随着单片机、微处理器、计算机和DSP技术的广泛应用，早期的分光光度计采用人为控制，随着单片机、微处理器的出现，大多数实现了自动控制，使仪器的自动化与智能化成为可能，在微处理机的控制下，能完成自动扫描、自动记录或自动进行波长校正、自动寻峰、自动完成基线校正功能，实现仪器光、机、电以及整个系统工作状态的自动检测，还可以内存多种专用分析程序等等。

引入电子计算机技术是当代仪器的发展潮流，也是分光测色仪器的一个发展方向。随着电子计算机，特别是微处理机的发展，已把小型化，多功能，低成本的专用微处理机直接装入分光光度仪器内，不但能完成光谱数据的计算和处理，而且提高了仪器的自动化程度，扩大自动控制范围，现代分光测色仪器都是光机电，计算机系统的有机结合。

6.在仪器构型方面

从结构简单的单光束发展为双光束，现在几乎所有高级分光光度计都是双光束的，有些高精度的仪器采用双单色器，使得仪器的分辨率和杂散光等性能大大提高，但结构也变得更加复杂。随着集成电路技术和光纤技术的发展，已经出现了一些携带方便的小型分光光度计，而微电子技术和MEMS技术的发展，正促进将分光元件和探测器集成在一块基片上的微型分光光度计的研究与开发。因此实现仪器的小型化，研制便携式的测色仪器也是目前的一个重要发展方向。

7.在通信接口方面

目前主要有双向RS232接口，最新的还有USB接口，可以外接记录仪、计算机、或与光谱数据站联结，完成仪器遥控、数据传输、外存、记录等功能。

8.在显示、记录与绘图方面

在显示、记录与绘图方面，更多地采用液晶屏幕或计算机屏幕显示。