色差仪是怎么工作的？高精度色差仪有哪些特点？

色差仪是利用具有特定光谱灵敏度的光电积分元件，运用国际通用的CIELAB色度空间，直接测量物体表面色度学指标的仪器，对于只需要控制物体颜色而不需配色的行业来说，具有测量速度快、精度高的优点，目前，已经广泛应用于肉类、面粉、水果及茶叶等领域颜色的检测。本文对色差仪的工作原理及高精度色差仪的特点进行了介绍。

色差仪的工作原理：

色差仪整个系统的工作原理就是在模拟眼睛观看颜色的过程，然后经过处理与分析，最终给出数字形式的数值。

人体眼睛通过视网膜结构来分辨物体细节，这一功能与视网膜上感光单元的分布有关。所以人们在不同位置看同一个物体时，差别可能会很大。色差仪的观察角度和测量角度是固定的，目的就是为了消除位置差异引起的色差偏差。

网膜中央靠近光轴的区域（称为黄斑，直径约为1.5 mm）分辨能力最高。该区域能分辨的最近两点对眼睛的张角，称为最小分辨角。人眼水平方向的视场角约为160°，垂直方向约为130°，但实际上只有中央视角中6°～7°小范围内才能较清楚地看到物体的细节。色差仪也是根据人眼的这个特点设计的，最大的观察视角只有10°，最小2°。

眼睛的分辨能力与照明环境有很大的关系，在夜间照明条件比较差的时候，眼睛的分辨率能力大大下降。色差仪根据这种情况内置标准照明光源，为测量提供稳定的光源，使其不受照明环境的影响。

正常人眼一次可以分辨多种颜色。单波长的色光非常鲜艳，人们称为纯色。然而，实际看到的色光大多数是由许多中波长的光组成的，比如日光，是由从红到蓝的连续光谱组成的。人眼对颜色的感觉是光辐射到视网膜上的锥体细胞作用的结果。由于锥体细胞分布不同，因此不同区域对颜色的感受能力也不同。视网膜中央能分辨各种颜色，由中央向外围部分过渡，对颜色的分辨能力逐渐减弱，最后对颜色的感觉消失。

人眼对颜色变化的辨识能力根据光谱中的不同位置而不同，能辨识颜色的最小变化就是颜色辨识的灵敏阀。最灵敏处为480nm（青）及600nm（橙黄）附近，最不灵敏处为540nm（绿）及光谱两端。灵敏处只要波长改变1nm，人眼就能感受到颜色的变化，而非灵敏处要改变 1～2nm才行。

理想的、完全反射的物体的反射率为100%，我们称它为纯白；理想的、完全吸收的物体的反射率为零，我们称它为纯黑。色差仪在研发过程中使用理想完全发射和理想完全吸收原理，并根据实际情况进行调整。白色、黑色和灰色物体对光谱各个波长的反射和吸收是没有选择性的，我们称它们为中性色。对光来说，非彩色的黑白变化相当于白光的亮度变化，即当白光的亮度非常高时，人眼就感觉到是白色的；当光的亮度较低时，就感觉到发暗或发灰，无光时就是黑色的。

分析眼睛观看颜色的过程其实就是在分析色差仪的工作原理，但是色差仪能排除光环境和人情绪变化的影响，因此是可靠的颜色检测精密仪器。

高精度色差仪的特点：

1.内藏式光源

内藏式光源和双光束反馈系统对所有的测量确保物体的均匀照明，并可按照CIE标准光源C或D65计算测量数据。

2.数据存储器

测量数据在测量时自动存入数据存储器并可打印出来。

3.数据通信

RS-232C标准数据通信可用来输出数据或控制色彩色差计。

4.数据显示器

测量结果以精确的数字形式和以多种色空间显示，以便能和他人进行容易而准确的通信。

5.恒定的照明/观察角

照明/观察几何结构是固定的，以确保均匀的测量条件。

6.恒定的“观察者”

色彩色差计的“观察者”是三个为一组的光电池，它们经过过滤来和CIE1931标准观察函数密切一致。因此对所有的测量而言观察条件都是均匀的。

7.消除面积效应和对比效应

由于色彩色差计只测量样品（假设样品最小为规定的最小尺寸），因此，不同的样品面积效应或对比效应均可被消除。

8.色差测量

可以测量与目标色的色差并立即以数字形式显示。

色差仪发展趋势：

1.智能化

随着科技飞速发展，新型材料的使用，色差仪结合微型处理器以及电脑测试软件可以实现的更精确、更可靠、更多功能的颜色检测分析功能。同时计算速度、感应灵敏度、分析全面度都得到提升，是色差仪更人性化和智能化。

2.准确高速

应为微型处理和传感器的性能提升，颜色检测嵌入更高级的算法，色差仪可以更快更准确的实现更多产品和环境下的颜色检测。材料的创新、工艺的发展，可以使用更高精度的光源和传感器，测量的速度和精确性必然会越来越好。

3.测量的稳定性

现在设计开发的色差仪大多采用光电二极管作为感应器，随着科技的发展半导体技术和镀膜技术的前进，未来色差仪可能逐步实现半导体、镀膜工艺以及GX算法的加入，确保色差仪的测量准确性和稳定性。

4.外形便携

大型色差仪在测量和搬运过程中都非常麻烦和不便。体积小、功能全、精度高、稳定性好可以测量多种产品等色差仪器是未来生产商广泛准求的颜色检测仪器标准。

5.实现多种色空间的转换

不同的色度空间实现的颜色检测标准是使用和测量的环境是不同，为了实现更多颜色测量未来色差仪可能会实现 CIE RGB、CIE XYZ、CIE Lab、CIE Lch的互相转换，为用户提供了更多的测试参数选择。