台间差、重复性、非接触距离对在线分光测色仪测色有什么影响？

在在线分光测色仪的众多技术参数中，我们经常可以看到台间差、重复性、非接触距离等参数，并对这些参数做了相应的要求。例如：YL4668在线分光测色仪：台间差为ΔE*ab 0.2以内、重复性ΔE*ab 0.03以内、非接触距离3.0mm(±0.2mm)，这些参数对颜色测量有什么影响？本文介绍了台间差、重复性、非接触距离对在线分光测色仪测色的影响。

1.台间差对测色的影响

仪器间一致性，又译作器间差、机台差，指的是两台或多台仪器测量同一个颜色的接近程度，是仪器系统误差的体现。有6个因素影响仪器测量的色度参数，分别是：

1.色度参数所使用的颜色空间；

2.计算色度参数所使用的CIE标准照明体；

3.计算颜色值所使用的CIE标准观察者光谱三刺激值；

4.仪器类型，几何条件，规格等；

5.样品的制备方法；

6.样品在仪器上的放置方法。

其中任何一个因素的改变，都会改变颜色的测量值。最好的仪器间一致性，是使用同一家生产商的同一款仪器，在以上六个因素一致的情况下获得的。否则，不同条件下色度参数的绝对值相互比较往往是没有多大意义的。

为了获得多台仪器间一致性的精确信息，国外厂商普遍使用第二代BCRA陶瓷色板建立仪器间一致性。第二代BCRA陶瓷色板是英国陶瓷研究协会的陶瓷标准色板，是国际通用的颜色标准，共14块，其中白板和黑板各1块，7块用于光谱响应测量的色板，2块用于色差测量的色板，3块用于光度标尺线性度测量的灰色板。仪器分别测量这12块BCRA陶瓷色板，计算每一块色板测量值与标准值的色差，12块色板的色差就是仪器间一致性。

日本台式分光测色仪CM-3700d，仪器间一致性指标为，测量12块BCRA标准色板，与标准数据相比，色差ΔE*ab平均值0.08，最大色差0.3。三恩时便携式分光测色仪TS7708，仪器间一致性指标为，测量12块BCRA标准色板，与标准数据相比，色差ΔE*ab平均值小于0.2。

GretagMacbeth在线式分光测色仪ERX50，仪器间一致性指标为，测量12块BCRA标准色板，色差ΔE*ab平均值<0.3。

当前，分光测色仪的仪器间一致性，色差ΔE*ab平均值最高可小于0.1，色差平均值通常小于0.3。因此，仪器之间的台间差，也会影响分光测色仪测量结果的精度。

2.重复性对测色的影响

重复性是仪器随机误差的体现，主要因素是光源能量波动和探测器及电子学噪声所带来的随机误差。对于直流式光源，光源能量波动可以通过电源稳压等措施降低；对于脉冲式光源，当前最好的脉冲氩灯闪光能量波动均方根仍大于1%，而且这个因素将直接成为影响仪器重复性的最大来源。但是通过监测光源能量并进行相关补偿处理，仍然可以有效降低光源能量随机波动带来的随机误差。这时探测器及电子学噪声所带来的随机误差将是影响仪器重复性的主要因素，设计时必须尽可能降低这个因素。

国外分光测色仪的重复性常常这样评价。在仪器进行白板定标后，以若干秒间隔，再连续测量标准白板N次，统计这组数据的光谱反射率因数标准差和均离色差。此外，有些厂家简化了说明，连续测量标准白板N次，将这组数据中各次数据与平均值求色差，只提最大色差，即色差小于某一量值。

如三恩时便携式分光测色仪TS7708，其重复性的指标为，测量标准白板，光谱反射率因数标准偏差<0.08%（400～700nm处<0.18%），色差ΔE*ab准偏差<0.03；日本台式分光测色仪CM-3700d，测量标准白板，光谱反射率因数标准偏差<0.05%，色差ΔE*ab准偏差<0.005，测量标准黑板（光谱反射率因数1%），380～740nm光谱反射率因数标准偏差<0.02%，360～370nm光谱反射率因数标准偏差<0.04%。鉴于其色差准偏差并无详细解释，这里认为是均离色差。Datacolor650台式分光测色仪，重复性的指标为，CIELAB色差最大0.015。GretagMacbeth在线式分光测色仪ERX50，重复性的指标为，色差ΔE*ab<0.1。

当前，台式测色仪的重复性色差ΔE*ab最高可达0.005，便携式测色仪的重复性色差ΔE*ab最高可达0.04，在线式测色仪ERX50的重复性色差ΔE*ab小于0.1。因此，不同仪器之间重复性的差异，也会造成分光测色仪测量结果之间存在差异。

3.非接触距离对测色影响

在线非接触式测量中测量距离为8mm，即仪器到被测物理想位置处的距离为8mm，标准白板校正和理想情况下被测物测量都在理想位置处进行。由于被测物体随生产线会不断抖动，如在理想位置处上下抖动距离士4mm以内，这种被测物抖动直接改变测量距离，即改变了测量条件，测量条件的不稳定性往往会产生很大的误差。这是因为测量条件变化，会使测量得到的光谱反射率因数与真实值相比，在光度各波长上都变化相同的比例，完全漫反射体光谱反射率因数光度变化1%，即可引起色差ΔE*ab约0.4。与重复性或仪器间一致性相比，测量距离变化引起色差0.4这个量值给测量造成了很大误差。

为了实现测量距离变化情况下对被测物的准确测量，需要采取相关措施。第一，从光学角度考虑，通过照明和接收光路的精密光学设计，使得被测物在理想位置处距离变化士4mm以内，仪器接收的光能量相对变化严格控制在0.4%以内，这个指标在照明设计中是十分严格的。第二，距离变化是引起测量误差的直接原因，因此可采取一定距离补偿措施，如在测量被测物光谱信息的同时，测量被测物的实际距离，通过一定的算法处理，补偿后的光谱反射率因数测量值与真实值的光度相对误差控制在指标以内。此外，如有可能，通过其他特殊算法将实测数据给予补偿处理，以达到指标要求。