分光光度仪（测色仪）

测量原理与关键概念

• **反射光谱**：仪器用白光照射样品，测量样品在各个波长（400～700 nm，一般每 10 nm 一个点）上的**反射率** → 得到一条"反射率曲线"（这是颜色的"指纹"）。
• —— 例：一块红布，在红光波长（620～700 nm）反射率高（反射红光），在绿/蓝波长反射率低（吸收绿蓝光）→ 看起来是红色。
• **三刺激值 XYZ / Lab 色空间**：
• —— 由反射光谱 + 标准光源（D65 等）+ 标准观察者函数（CIE 1931/1964）计算得到三刺激值 X、Y、Z
• —— 再由 XYZ 转换成 **L*a*b***（CIELAB 均匀色空间）：
• —— **L***：明度（0 = 黑，100 = 白）
• —— **a***：红绿轴（+a = 偏红，-a = 偏绿）
• —— **b***：黄蓝轴（+b = 偏黄，-b = 偏蓝）
• —— Lab 的优势：**数值的差 ≈ 视觉的差**（近似均匀），所以可以用"距离"表示色差。
• **色差 ΔE**：
• —— 两个颜色在 Lab 空间的距离：ΔE = [(ΔL)² + (Δa)² + (Δb)²]^0.5
• —— ΔE 越小，颜色越接近（一般：ΔE < 1 肉眼几乎看不出；ΔE 1～2 很接近；ΔE > 3 明显可辨）
• —— 现代更精确：ΔE*cmc、ΔE00（CIEDE2000，更接近人眼感知，行业常用）
• —— 实际判定：除了 ΔE 还要看 **ΔL（深浅）、Δa（红绿）、Δb（黄蓝）** 各分量的方向（因为不同方向的可接受度不同：如"偏浅"和"偏深"的接受度可能不同）
• **Kubelka-Munk 函数（K/S）**：
• —— K/S = (1-R)² / (2R)，其中 R 为反射率
• —— K/S 与染料浓度近似成正比（在一定范围内）→ 用于**电脑配色**（计算染料配方）与**染料力份**的测定
• —— 这是配色软件的物理基础

测量条件（必须搞清楚）

• **几何条件（geometry）**：
• —— **d/8°（积分球漫射照明，8° 观察）**：用积分球产生漫射光照明样品，在 8° 方向观察。
• —— 可切换：**SCI（含镜面反射，Specular Component Included）** vs **SCE（排除镜面反射，Specular Component Excluded）**
• —— SCI：包括表面的镜面光泽 → 反映**颜色本身**（不受表面光泽/纹理影响）→ 适合配色、染料评价
• —— SCE：排除镜面反射 → 反映**人眼实际看到的颜色**（包括表面状态的影响）→ 适合成品检验（如涂层布、轧光布的光泽会影响颜色）
• —— **45°/0°（或 0°/45°）**：45° 环形照明、0° 垂直观察（或反之）→ 排除了镜面反射 → 更接近人眼观察（常用于印刷、涂料）
• —— **不同几何条件的测量结果不能混用**（同一块布用 d/8° SCI 和 45/0 测出的 Lab 可能不同）→ 供应链上下游必须**统一测量条件**！
• **光源（illuminant）**：
• —— D65（日光，6500 K，最常用）、D50（印刷常用）、A（白炽灯）、CWF/F（荧光灯，商场照明）
• —— 不同光源下颜色可能不同（**同色异谱 metamerism**）→ 要按用途选择光源（出口服装通常用 D65 + 至少一种商场光源）
• **观察者角度**：2°（CIE 1931，小视场）或 10°（CIE 1964，大视场）→ 一般工业用 10°。
• **孔径（aperture）**：
• —— 大孔径（如 25 mm）：测大面积 → **代表性好**（适合花色布、不匀的布、纱线）
• —— 小孔径（如 3～8 mm）：测小面积 → 适合小样、局部
• —— **测不均匀样品必须用大孔径或多点平均**（重要！）
• **UV 含量（紫外）**：
• —— 含荧光增白剂的样品，紫外光的激发会影响测量结果
• —— 仪器可切换"含 UV / 排除 UV"→ 必须统一（不同设置结果差异巨大）
• —— 测"白度"时尤其关键（荧光增白剂在 UV 激发下发出蓝光）

主要应用

• **色差判定（来样/对标）**：
• —— 测客户来样（标准）与生产样（批次样）→ 计算 ΔE → 判定是否合格（一般要求 ΔE < 1.0，严格的 < 0.6）
• —— 必须：同一台仪器、同一条件、同一时间测量（避免仪器间差异与样品变化）
• **电脑配色（CCM, Computer Color Matching）**：
• —— 输入：目标色（来样）的光谱数据 + 各染料的"基础数据"（不同浓度单色染样的 K/S）
• —— 软件用 Kubelka-Munk 理论计算：用哪几种染料、各多少浓度，能拼出目标色
• —— 输出：多个配方（按成本、同色异谱指数、牢度等排序）→ 选择后打样验证 → 修正
• —— 价值：大幅减少打样次数（从"十几次"降到"一两次"）、降低成本、缩短交期
• **染料/助剂的检验**：
• —— 染料**力份（strength）**的测定：用 K/S 比较待测染料与标准染料的得色深度 → 计算力份百分比
• —— 染料色光（hue）的评定
• **白度、黄度、牢度评级**：
• —— 白度指数（如 CIE 白度、Hunter 白度）、黄度指数
• —— **色牢度评级**（配合标准灰卡）：用仪器测量变色/沾色的程度 → 客观评级（替代人眼评级，减少主观差异）
• **同色异谱评价（metamerism index）**：
• —— 计算配方在多个光源下的色差 → 评价"跳灯"程度（同色异谱越小越好）
• —— 出口产品必须做（因为销售地的照明与生产地不同）
• **在线测色**：安装在生产线（如定型机、轧车出口）→ 连续测量布面颜色 → 实时监控色差（异常立即报警）→ 减少"色差布"的产生（这是"在线质量控制"的重要一环）

使用要点与常见问题

• **校准（calibration）**：
• —— 每次开机（或每隔一段时间）必须用**标准白板**（和黑板）校准
• —— 白板要保持清洁（指纹、灰尘会严重影响测量）→ 定期清洁/更换
• —— 校准不当 → 所有数据都错（后果严重）
• **样品的准备（极其重要）**：
• —— 织物要**平整**（折皱会造成阴影 → 测量误差）
• —— 织物要**不透光**（多层折叠至不透光，一般折 4～8 层）→ 否则背景会影响测量
• —— 织物要**有代表性**（花色布要测对位置；不匀的布要多点测量取平均）
• —— 样品要**干净、干燥**（湿布的反射率与干布完全不同！含湿会显著改变颜色）→ 必须在标准状态（恒温恒湿）下调湿后再测
• —— **测色前必须调湿**（这是最容易犯错的地方：刚烘干/刚染色的布颜色与回潮后不同）
• **仪器间差异（inter-instrument agreement）**：
• —— 不同品牌/型号的仪器测量结果可能有差异（即使都校准过）
• —— 供应链上下游（品牌商—工厂—染厂）要**统一仪器型号与测量条件**，或定期做"仪器间比对"
• —— 现在有"虚拟标准"（数字标准）的做法：把标准色的光谱数据传给各方（而不是寄实物）→ 减少误差
• **常见问题**：
• —— **同一样品不同次测量结果不同**：样品未固定好（位置/层数变化）、样品折皱、仪器未校准、环境光干扰
• —— **与客户/供应商的色差判定不一致**：测量条件不同（SCI/SCE、光源、UV 设置）、仪器差异、样品状态不同（含潮）
• —— **ΔE 合格但"看起来不一样"**：可能是**同色异谱**（在 D65 下接近，但在商场灯光下差异大）→ 要检查多光源；也可能是**表面状态/光泽/纹理**的差异（仪器测不出"手感"与"风格"）
• —— **荧光样品测不准**：UV 设置不一致 → 统一 UV 条件
• —— **深色样品测量误差大**：深色反射率低（信噪比低）→ 用高精度仪器、增加测量次数
• —— **仪器测不出"色花/条花"**：单点测色只能测一个点 → 花色布、色花布需要**成像色度计**（面阵测量）或在线扫描

相关词条

• 标准光源箱（eq-lightbox）
• 色差（color-difference）
• 三原色与配色（three-primary）
• 白度（whiteness）
• 同色异谱（metamerism）