Главная - Литература

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 [12] 13 14 15 16 17 18 19 20

от зеркал Р и проходят через диафрагмы 1 0 и объективы 11. После отражения от зеркала 12 из световых потоков с помощью последовательно включаемых интерференционных светофильтров 13, находящихся в диске 14, выделяются монохроматические излучения, которые затем попадают на катод фотоэлектронного умножителя 15. Дисковый прерыватель 16, приводимый во вращение от синхронного электродвигателя, обеспечивает поочередное пропускание светового потока от эталона (опорный канал) и образца

(измерительный канал), а также перекрывание их (темно-вой канал) при каждом из светофильтров. Фотоэлектронный умножитель преобразует световые потоки в электрические импульсы, которые после усиления операционным усилителем поступают в измерительный блок. В измерительном блоке выделяются и сглаживаются сигналы постоянного тока, полученные на опорном, измерительном и тем-новом каналах. Сглаженные сигналы последовательно поступают в цифровой вольтметр-преобразователь, аналог-код, а затем в микроЭВМ, где на основе заложенных в нее программ осуществляется расчет коэффициентов отражения

(или пропускания) и характеристик цвета.

Прозрачные образцы при измерении устанавливают в держатель 17, при этом вместо образца 4 ставят белый эталон.

Осуществляемый микроЭВМ расчет коэффициентов отражения (или пропускания) на каждом из 26 светофильтров производится на основе формулы

Pi =Nt (Рб( - РшОДЛГб/- Л*!) + (ЛЫ А/ "Лч/Рб; - N4i >

Здесь jV,- = (Ли,- - Ni-j) I (Noi - Njj ),

где ре,-, рч, - коэффициенты отражения (пропускания) соответственно эталонов белой и черной поверхностей; JVg/. V4,- - показания цифрового вольтметра при измерении соответственноЭталонов белой и черной поверхностей; jVhj, Noi< jVx,- - показания цифрового вольтметра, вводимые в микроЭВМ, соответственно на измерительном, опорном и темновом каналах.

Характеристики цвета в системе МКО рассчитывают по формулам (3.16), а в системе CIEL*i*b* - по формулам (6.8) - (6.10).

2. КОЛОРИМЕТРЫ

Колориметры подразделяются на визуальные и фотоэлектрические. Измерение цвета в визуальных колориметрах сводится к уравниванию цвета двух половин видимого в окуляре поля зрения. Цвет одной половины поля зрения соответ-

ствует цвету измеряемого образца, а другой - цвету, получаемому в приборе.

В аддитивных колориметрах цвет, аналогичный измеряемому, получается или смешением нескольких разноцветных излучений, или смешением пучка белого света с различными монохроматическими излучениями.

В субтрактивных колориметрах подбор цвета, соответствующего измеряемому образцу, осуществляется пропусканием потока белого света через три светофильтра.

Колориметр ГОИ. Измерение цвета на колориметре ГОИ системы Л.И. Демкиной производится установлением тождества между цветом измеряемого образца и цветом оптической смеси трех цветных лучей (красного, зеленого, синего), получаемых в приборе при пропускании пучка белого света через три светофильтра.

Установление тождества по цвету осуществляется за счет изменения интенсивностей трех смешиваемых цветных лучей. В результате измерения находятся координаты цвета образца в системе трех цветов {К, 3, С), используемых в приборе. По этим значениям затем рассчитываются координаты цвета в международной системе.

Схема колориметра ГОИ приведена на рис. 36.

Пучок света от осветителя 1 попадает на диск 2, в котором расположены три светофильтра красного, зеленого и синего цветов. Образовавшиеся цветные лучи проходят линзу 3 и фокусируются на белой пластинке 4, где происходит их оптическое смешение. Интенсивность трех цветных лучей регулируется с помощью заслонок, расположенных на каждом из светофильтров. Изменение интенсивности этих лучей обеспечивает возможность получения разнообразных цветов. Отразившись от пластинки 4, лучи света попадают в фотометрический* куб 5, а оттуда в окуляр 6, освещая одну половину его поля зрения. Измеряемый образец 7 устанавливается в окне коробки 8 и прижимается к нему заслонкой. Освещение образца 7 производится с помощью лампы накаливания 9, излучение которой соответствует источнику света А. Для получения излучения, соответствующего стандартным источникам В и С,

Рис. 36, Схема трехцветного колориметра ГОИ системы Л.И. Демкиной




в коробку устанавливаются соответствующие корригирующие светофильтры 10. о

Освещение образца производится под углом 45 , а наблюдение ведется по нормали, что соответствует международным условиям проведения цветовых измерений свето-рассеинающих образцов. Изменение интенсивности освещения образца достигается передвижением лампы накаливания 9 вдоль оптичеокой скамьи. Отраженный от образца пучок света проходит через фотометрический куб 5 и попадает в окуляр, освещая другую половину его поля зрения. Измерение цвета образца сводится к установлению цветового тождества двух полуполей прибора, достигаемого с помощью заслонок, регулирующих интенсивность трех цветных лучей. Величины открытия заслонок соответствуют значениям координат цвета образца в системе КЗС (в системе трех цветов, используемых в приборе).

При измерении цвета прозрачного образца его устанавливают в соответствующем месте коробки, а вместо образца 7 ставится белая пластинка.

Если измеряемый образец обладает очень высокой чистотой цвета и получить аналогичный цвет на втором полу-поле прибора не удается, то применяют "разбавительную систему", состоящую из двух зеркал И и 12, прозрачной пластинкл 13 и диска со светофильтрами 14. Первое зеркало отражает часть белого света от осветителя 1 и напран-ляет его на зеркало 12. В ход луча, идущего от зеркала 1[ к зеркалу 12, вводится один из светофильтров 14, имеющий цвет, дополнительный к измеряемому. От зеркала 12 цветовой луч попадает на пластинку 13, где он смешивается со световым потоком, идущим от измеряемого образца. В результате чистота цвета, наблюдаемого на первом полуполе прибора, снижается и изменением интенсивности трех цветовых потоков добиваются установления аналогичного цвета на втором полуполе прибора. Затем дополнительно проводят измерение "разбавляющего цвета", для чего вместо измеряемого образца устанавливают белую пластинку; в пучок света от зеркала 11 вводят использованный разбан-ляющий светофильтр и устанавливают цветовое тождество двух полуполей прибора. Полученные по шкалам прибора значения вычитаются из первоначальных.

Переход от координат цвета в системе КЗС к международной системе осуществляется с помощью формул

х - ахк + бх3 + вхс;

У = вУкбУъ* вус; z = дгк + 6z3 * ezc.

где х, yz - координатыjraeja измеряемого образца в системе МКО; хк. хэ- хс- Ук-Уэ, Ус. -к- -з, 2с ~ координаты цвета красного, зеленого и синего светофильтров (приводятся в паспорте прибора); а, б, в - координаты цвета измеряемого образца в системе КЗС.

Фотоэлектрические колориметры. Измерение цвета с помощью фотоэлектрических колориметров основано на том, что излучение освещающего источника света, отраженное от измеряемого образца (или пропущенное через него), воспринимается тремя фотоэлектрическими приемниками, величины фототоков которых пропорциональны координатам цвета образца. В колориметрах последних конструкций вместо трех используется один фотоэлемент, перед которым при измерении последовательно устанавливаются три специальных светофильтра.

Принципиальная оптическая схема фотоэлектрического колориметра приведена на рис. 37. Излучение лампы 1 собирается конденсором 2, который дает изображение тела накала лампы в плоскости объектива 3. За линзами конденсора расположена диафрагма 4 с переменным раскрытием. Объектив 3 с помощью плоского зеркала 5 дает изображение этой диафрагмы на поверхности измеряемого образца 6. Между конденсором и объективом помещены два поворотных диска 8 и 9. Диск 8 снабжен набором нейтральных ослабителей (сеток), позволяющих менять освещенность измеряемого образца. В диске 9 расположены корригирующие светофильтры, приводящие спектральную чувствительность фотоэлемента к кривым дгн (X), у (X), z (X), а также синий и красный светофильтры, используемые для контроля цветовой температуры лампы осветителя. Между Дисками 8 и 9 расположена кассета для измеряемых прозрачных образцов 10.

Излучение от лампы 1, пройдя через диафрагму 4, нейтральные и корригирующие светофильтры и с помощью объектива 3 и зеркала 5 через отверстие в кольцевом фотоэлементе 7 попадает на измеряемый образец. Отраженное от поверхности образца излучение воспринимается кольцевым фотоэлементом 7.

Измерение цвета проводят последовательным введением в световой пучок каждого из корригирующих светофильтров. Возникающие при этом фототоки ix, iy. iz пропорциональны координатам цвета / образца ~*„, iy ~у, i2~z.

Рис. 37. Оптическая схема фотоэлектрического колориметра




Благодаря соответствующей градуировке миллиамперметра, значения координат цвета отсчитывают непосредственно по шкале этого прибора. С учетом зависимости (5.2) координату цвета х рассчитывают по формуле

* = 1.2хн - 0,4у * 0.2Г.

Точность работы фотоэлектрических колориметров определяется точностью воспроизведения кривых сложения х (М , У (М > 2 М и точностью воспроизведения стандартных источников света. Кроме того, к числу источников систематических ошибок относятся нелинейность связи фототока с освещенностью и нелинейность компенсационной схемы. В силу этого измерение цветовых характеристик на колориметрах является менее точным по сравнению с методом расчета их по спектрофотометрическим кривым.

Погрешность в определении координат цветности фотоэлектрическими колориметрами составляет несколько единиц в третьем знаке (Ах - Ау =0,003 - 0,008).

Известны колориметры следующих марок: КНО-3 (СССР), "Момколор" (ВНР). За рубежом наибольшее распространение получили колориметры Хантера.

Из-за трудностей создания колориметров с высокой точностью измерений выпуск этих приборов в настоящее время ограничен.

3. КОМПАРАТОРЫ

На компараторах измеряют различие в цвете сравниваемых образцов. Полученные на приборах значения используют для расчета общего цветового различия или координат цвета. За счет использования метода сравнения близких по цвету образцов точность цветовых измерений на компараторах цвета выше, чем на фотоэлектрических колориметрах. Чувствительность компараторов близка, а в отдельных случаях даже выше чувствительности глаза. Погрешность в определении координат цветности составляет 0,0001- 0,0005 единиц.

Лучшими зарубежными компараторами являются "Ко-лор-Эй" и "Колор-Мастер" (США), фотометр RFA-2 фирмы "Оптон" (ФРГ). Ф

В СССР разработаны компараторы цвета ЭКЦ-1, ЭКЦ-Л, ФКЦШ-М, КЦ-2. Последние два выпускаются промышленностью.

Фотоэлектрический компаратор цвета ФКЦШ-М. Данный компаратор предназначен для измерения координат цвета твердых, жидких и порошкообразных образцов при двух источниках света А и С.


Рис. 38. Схема компаратора цвета ФКЦШ-М

Измерение координат цвета г----гт~"71 производится сравнением из- *У*44-Г\~: меряемого образца с образцом, для которого координаты цвета известны.

Схема прибора приведена на рис. 38.

Пучок света от источника света 1 проходит через диск 2, в котором расположены шесть светофильтров, корригирующих излучение источника света к стандартным источникам света А и С и приводящих кривые спектральной чувствитель-ности фотоэлементов к кривым смешения хн (\), у (X), Г(\), затем пучок отражается от призмы i, разделяясь на два пучка. Пройдя линзы 4 и отразившись от зеркал 5, пучки света проходят через отверстия в измерительной диафрагме 6 и компенсационной диафрагме 10 и попадают в два интегрирующих шара 9, падая на сравниваемые образцы 7. Отразившись от образцов, а затем от внутренней поверхности шаров, пучки света через отверстия попадают на фотоэлементы 8.

При равенстве световых потоков в обеих ветвях прибора возникающие фототоки компенсируют друг друга и микроамперметр показывает нуль. При неравенстве световых потоков стрелка микроамперметра отклоняется и измерение сводится к тому, чтобы изменением раскрытия диафрагмы восстановить нарушенное равновесие.

Для повышения точности измерения проводят с использованием промежуточного образца, близкого по цвету к сравниваемым. Сначала в прибор устанавливают промежуточный образец и образец сравнения (с известными координатами цвета). Измерительную диафрагму б ставят на отсчет 100, а с помощью компенсационной диафрагмы 10 добиваются установления стрелки микроамперметра на нуль. Затем вместо образца сравнения устанавливают измеряемый образец и вращением измерительной диафрагмы б стрелку микроамперметра вновь устанавливают на нуль. Измерения проводят на каждом из трех корригирующих светофильтров. Отсчет по шкале измерительной диафрагмы 6 пропорционален отношению световых потоков от сравниваемых образцов, т.е. отношения координат цвета

"1 = х„/хнср; п2-у/уср: "3 = 2/гср,

гае хиср, уср, zcp - координаты цвета образца сравнения.

Координаты цвета измеряемого образца в системе МКО рассчитывают по формулам



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 [12] 13 14 15 16 17 18 19 20



0.0011