色度学测量
第四节色度测量及色度计的使用
组成： 分光光度计主要由光源、色散装置、光电探测器 和数据处理与输出几部分构成。
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具体工作流程：
由光源发出足够强度的连续光谱； 先后或同时(将光束一分为二)照射到待测样品及标准样品
上； 其反射(或透射)的光经色散装置输出为由不同波长的单色
光排列而成的色散光谱，然后分别将不同波长的单色光用 光电探测器接收，并将光能转变为电能，从而记录和比较 光通量的大小，得出样品的光谱反射比(或光谱透射比)。
白10
（明度）
（色相）
100等份
（彩度）
黑0
§2.2 色度检测原理
• 彩度
彩度是从灰度中辨别色相纯度的特性。彩度轴从明度轴向右延伸， 彩度值记于明度值之后。用视觉上色彩感觉相等的间隔来划分为20 等级。
如有下列颜色：
7.5YR/7/12
表示红黄色调并偏黄，明度 7，彩度12。
由黑到白的11个等级
白10
（明度）
5YR/5/10
表示饱和的橙色， 明度是5，彩度是10。
（色相）
100等份
（彩度）
20等级
黑0
§2.2 色度检测原理
CIE 1931 RGB三原色表色系统图
§2.2 色度检测原理
CIE 1976 L*a*b*系统
CIE L*a*b*是基于人类色感的三度色彩空间，其三度空间的L*代 表亮度， a*代表红－绿色轴，b*代表蓝一黄色轴。
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2.分光光度计
分光光度计测量颜色表面对可见光谱各波长光 的反射率，将可见光谱的光以一定步距（5nm、 10nm、20nm）照射颜色表面，然后逐点测量 反射率，将各波长光的反射率值与各波长之间 关系描点可获得被测颜色表面的分光光度曲线， 每一条分光光度曲线唯一地表达一种颜色，也 可将测得值转换成其它表色系统值。
色度的常用测定方法 -回复
色度的常用测定方法-回复色度是描述颜色特性的一个重要参数，常用于评估物体颜色的特征和色彩的变化。
色度的测定方法有很多种，根据使用的设备和实验条件的不同，选择合适的方法可以得到准确可靠的结果。
下面将介绍一些常用的色度测定方法。
1. 色差计测定法色差计是一种广泛应用的色度测定仪器，它是通过测量样品与标准色样之间的颜色差来判断样品的色度特征。
色差计通过测量样品和标准色样之间的三个参数来确定颜色差异：L*表示亮度，a*表示红绿色，b*表示黄蓝色。
通过比较样品和标准色样之间的L*a*b*值，可以确定样品的色差。
色差计可以用于测定物体的颜色，还可以用于比较不同批次和品牌的产品之间的色差。
2. 分光光度计测定法分光光度计是一种用于测量物体吸光度的仪器，通过测量样品在不同波长下的光吸收情况，可以确定样品的色度特征。
常用的分光光度计是紫外可见分光光度计，它可以测量可见光范围内的吸光度。
在测量过程中，样品被照射的光通过样品后，被分光光度计接收和检测，得到样品的吸光度谱线。
根据吸光度谱线可以确定样品的颜色。
3. 显微镜测定法显微镜是一种直接观察物体的方法，通过放大样品的细微结构，可以观察到物体颜色的细节，并判断样品的色度特征。
在显微镜下观察样品时，可以使用不同的光源和滤光片来调整观察条件，以获得更准确的颜色信息。
显微镜还可以与相机连接，通过拍摄样品的照片，进行后续的图像处理和分析，得到更详细的色度数据。
4. 色谱仪测定法色谱仪是一种用于分离和测定混合物中组分的仪器，也可以用来测定样品的色度特征。
色谱仪通过将样品分离为不同的成分，然后通过检测各个成分的波长和强度来确定样品的颜色。
常用的色谱仪包括高效液相色谱仪（HPLC）和气相色谱仪（GC），它们可以对液态和气态样品进行色度测定。
5. 数字图像分析测定法数字图像分析是一种使用计算机图像处理技术来测定样品色度特征的方法。
首先，将样品拍摄为数字照片，然后使用图像处理软件对照片进行处理，提取样品的色度数据。
色度的测定方法
色度的测定方法
色度的测定方法：
①目视比色法是最简单直观的一种方式将待测样品与标准色列进行对比找出最接近的颜色编号即为样品色度值；
②铂钴标准溶液法适用于水及饮料等行业规定每升水中含1毫克铂2毫克钴所呈现颜色定义为1度；
③使用分光光度计测量样品在特定波长下的吸光度值再通过预先绘制好的标准曲线换算出色度值；
④色差仪集成了光源探测器信号处理器等部件能够快速准确地给出L*a*b*三坐标系中任一点坐标；
⑤CIE LAB色空间将色彩分为亮度L红绿a蓝黄b三个维度通过数学公式计算出色差ΔE值评价色度差异；
⑥UV/Vis光谱扫描适用于颜料染料等领域样品放置于积分球内接收全波段反射光得出全色谱信息；
⑦近红外光谱NIR技术无需样品制备直接测量固体液体样品反射或透射光谱快速无损检测色度；
⑧计算机视觉技术结合图像处理算法自动识别区分不同颜色区域适用于大规模生产线在线监控；
⑨便携式色度计体积小巧携带方便适合现场快速筛查饮用水果汁等流动性强的产品；
⑩原子吸收光谱仪AA适用于测定微量金属离子浓度间接推算出某些特定颜色深浅如葡萄酒中铁铜含量；
⑪荧光分光光度法适用于荧光物质如维生素B2的定量分析通过激发发射光谱确定色度；
⑫最后在实际应用中往往需要结合多种方法综合判断以提高测定结果准确性和可靠性。
色度学实验报告
色度学实验报告
实验名称：色度学实验
实验目的：
1.了解色度学基本概念及常用色度学参数。
2.通过测量不同颜色的刺激物，在CIE坐标系中求出各个颜色的坐标，并分析不同颜色之间的关系。
实验器材：
1.色度计
2.标准光源
3.标准色卡
4.黑白参照板
实验原理：
色度学是旨在描述人类视力系统，特别是对于颜色的感受。
常
用色度学参数有CIE 1931三刺激值方法和CIE L*u*v*方法，其中CIE L*u*v*方法是一种亮度有序的色度空间，它包括三个颜色度：亮度(L*)、红绿性(u*)和黄蓝性(v*)。
实验步骤：
1.将色度计调零，并放入标准光源下。
2.根据实验要求，选取不同的色块进行测量，并将数据记录在
实验笔记本上。
3.根据测得的数据，在CIE坐标系中，求出各个颜色的坐标值，并绘制出不同颜色的坐标点图。
4.根据色度学理论，分析不同颜色之间的亮度、饱和度和色度
等参数之间的关系。
实验结果：
通过实验我们得到了一些有用的数据和图表。
例如，我们可以看到不同颜色之间的坐标值；我们还可以分析CIE坐标系中各颜色之间的关系，识别哪些颜色是相似的，哪些颜色是相反的。
实验结论：
通过此次实验，我们学习到了色度学的一些基本概念和参数，并通过实测，进一步了解了不同颜色之间的关系。
我们深刻认识到，色彩是人类感官的重要组成部分，它不仅可以带来美感，还能影响我们的情感和心理状态。
实验报告色度学(中大)
实验报告：色度学测量中山大学 光信一、 色度学相关概念解释：1）色度学主要是研究人眼彩色视觉的定性和定量规律及应用。
自然界中所有的颜色分黑白和彩色两个系列，黑白以外的所有颜色均为彩色系列，其波长范为在380~780nm 之间。
彩色有三个特性，即明度、色调、色纯度（也成为饱和度）2）明度（又称亮度纯度）：是指一种主波长的光谱色被白光冲淡的程度，实质上是表示了主波长光谱色的三刺激值在样品三刺激值中所占的比重。
在计算时，用样品的主波长的y 坐标与样品色坐标的y 值的差值乘以兴奋纯度来表示。
3）色调（也称主波长）：反映颜色的类别。
彩色物体的色调决定与在光照明下反射光的光谱成分。
对于透射光，其色调由透射光的波长分布或光谱决定。
色调又称主波长，一种颜色的主波长指的是某一种光谱色的波长，这种光谱色按一定比例与一种确定的参照光源相加混合，能匹配出该颜色。
4）色纯度（也称饱和纯度、饱和度）：饱和度是指彩色光所呈现颜色的深浅或纯洁程度。
对于统一色调的彩色光，饱和度越高，颜色越深；反之颜色越浅。
饱和度实际上表征了掺入白光的多少。
色调与饱和度合称色度，它既说明彩色光的颜色类别，又说明颜色的深浅程度。
5）色度纯度：是指主波长的光谱色在样品中所占亮度的比例，在CIE 色度图上用白光到样品点的距离与样品点到主波长点的距离的比例表示。
6）1931 C.I.E 系统：是国际照明委员会为统一对物体颜色的度量效果而制定的一套标准色度系统。
在C.I.E 系统中，三个基本颜色被称为“基础激励”，一个颜色 使用的的三色激励值（又称三刺激值）表示，三刺激值即为混合某一种颜色时所需的三个基色的数量，分别用X 、Y 、Z 表示。
理论上为了定量地表示颜色，采用平面直角色度坐标：Z Y X X x ++= Z Y X Y y ++= ZY X Z z ++= （1） x 、y 、z 分别是红、绿、蓝三基色的比例系数，x +y +z =1。
用C 代表一种颜色，R,G,B 表示红、绿、蓝三基色，则)()()()(B z G y R x C ++=λ （2）所有光谱色在色坐标上为一马蹄形曲线，该图称为CIE1931色坐标，图中以三基色为顶点的三角形内的所有颜色都能用三基色按一定量匹配得到。
色度学测量实验
项目名称色度学测量实验实验类别综合课时安排 4教学目的1、使学生深入理解光度学参数的物理意义；2、掌握HAAS-2000高精度快速光谱分析系统测试单颗LED的方法。
预习要求1、熟悉色度学的有关概念，测试方法；2、了解HAAS-2000高精度快速光谱分析系统的测试原理。
请复习以下参数的概念：色品坐标，相关色温，主波长，色纯度，色比，峰值波长，半宽度，显色指数，光通量，光效，正向电压，正向电流，功率。
教学内容与过程教学内容与过程的主要内容包括（供参考）：一、基本内容、重点、难点；基本内容：理解测试原理，测试单颗LED的光谱、光度和色度特性，分析测试结果。
重点：测试单颗LED的光谱、光度和色度特性。
难点：测试结果的理解和分析。
二、仪器设备；HAAS-2000高精度快速光谱分析系统主要由HASS2000光谱辐射计、LED300E测试电源、0.5米积分球、计算机及专用测控软件等构成（如图1所示），用于LED光源的光度和色度测试。
图1 HAAS-2000高精度快速光谱分析系统三、实验原理；光谱辐射计（光谱仪）是光测量最重要的仪器设备，其基本功能是测量辐射强度随波长分布。
通过配备积分球等部件，根据各量之间的相互关系，即可准确测得光度、色度和辐射度量。
其中，光通量的测量是其他参量测量的基础。
图2采用积分球测量光通量的示意图。
光源S 在球壁上任意一点B 上产生的光照度是由多次反射光产生的光照度叠加而成的。
由积分学原理可得，球面上任意一点B 的光照度E 为：2114R E E ρρπΦ-=+⋅ （1） 如果在光源S 和B 点间放一挡屏，挡去直接射向B 点的光，则E1 = 0，因而在B 点的光照度为： 214R E ρρπΦ-=⋅ （2）其中，R 为积分球半径、ρ为积分球内壁反射率。
R 和ρ均为常数，因此在球壁上任意位置的光照度E （挡去直接光照后）与灯的光通量Φ成正比。
通过测量球壁窗口上的光照度E ，就可求出光源的光通量Φ。
实验十三物体色度值的测量
X = 0.490R + 0.310G + 0.200B Y = 0.177R + 0.812G + 0.011B Z = 0.010G + 0.990B
（3）
对应的光谱三刺激值记为 x(λ ) 、 y(λ )、 z(λ)．其中 y(λ )曲线被调整到恰好等于明视 觉光谱光效率函数V (λ )．因而用 y(λ )曲线还可以用来计算一个色光的亮度特性． x(λ ) 、 y(λ )、 z(λ)按波长的变化如图 1 所示．
除颜色的明度可直接由 Y 表示外，其余的三个色度坐标分别为
【实验目的】
1．了解并掌握测色原理； 2．了解 1931CIE xy 色度图的作用； 3．计算滤色镜的色度值．
【实验原理】
1． 色度学的两个实验结论 通过大量的有关人眼对颜色的实验，可总结出两个基本的实验事实：一个事实是三原 色合成法则，即任何颜色都能用不多于三种的合适的单色光按一定比例混合得到，这三种 色光被称为三原色．这三种单色光一般选取Ｒ（红）、Ｇ（绿）、Ｂ（蓝）三色；第二个 事实是颜色的加法法则，即在一定的观察条件下，颜色的混合满足简单相加关系，而这个 一定的观察条件是相当宽的，一般的应用中都能够满足． 在很多地方我们都可看到这两个法则的运用．最直接的，大家贴近仔细地瞧正在发光 地的电脑显示屏或电视机显示屏，就可看到白色的屏，是由红、绿、蓝三种颜色的小发光 点或条组成的． 2． 颜色三刺激值和色度空间 国际照明委员会（简称 CIE）规定 R、G、B 三原色的波长分别为 700 nm、546.1 nm 和 435.8 nm．在颜色的匹配实验（所谓匹配，就是用三原色去凑到与待测的色光一致）中 发现，当这三原色光的相对亮度比例为 1.0000：4.5907：0.0601 时就能匹配出等能白光．所 以 CIE 选取这一比例作为红、绿、蓝三原色的各自单位量，分别记为（R）、（G）、（B）， 即当颜色为等能白光时（R）：（G）：（B）=1：1：1．显然，当（R）、（G）、（B） 不等份时，混合的结果为色光，颜色匹配可用颜色方程表示
色度学实验
察可以发现：光谱的红色波段集中在色度图的右下部，绿色波段集中在色度图的上部，蓝
色波段集中在色度图的左下部。中心的白光点E的饱和度最低，光源轨迹线上饱和度最高。
马蹄图中往x和y色度坐标延伸，会发现颜色往红与绿两种颜色过渡，因此可以将x与y
彩色有三个特性，也称为“色彩三要素”，即明度（Value或Brightness）、色调（又名色
相，Hue）和色纯度（也称为饱和纯度，saturation）。
自然界中各种物体所表现出的不同色彩，都是由蓝色、绿色和红色光线按适当比例混合
起来，即通过不同的吸收或反射作用而呈现在人们眼中的。所以，蓝色、绿色和红色就是组
色度图上的各等色温线往下延伸,就会发现4000K～10000K范围内的等色温线会聚在一点
上。会聚点以O表示,其色坐标为(0.329, 0.187)。色温在4000K以下时,会聚点稍有偏离,但是
对于一般照明光源的色温范围2500～8000K来讲,此会聚点的平均色坐标是充分可靠的。若
已知光源的色品坐标为G(xg,yg)，则可知O点和G点连线的斜率，色温T可由斜率的倒数A求
一致程度进行定量化，并称之为显色指数。
在了解显色指数之前，需要先掌握色差的概念。所谓色差，从字面上理解， 就是颜色的
差别。对于两个颜色之间的差别的视觉判断主要有两种直观的评价， 即可感知性和可接受
性。可感知性是指观察者能够看到颜色的差别或者能够判断两个颜色样品之间色差的大小
的视觉属性，而可接受性则表示观察者是否认为可以接受被观察颜色差别的视觉判断，色
：
（G）：（B）=1：
1：1。尽管这时三原色的亮度值并不等，但CIE却把每一原色的亮度值作为一个单位看待，
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Ni 电子科技大学中山学院学生实验报告
院别：电子信息学院班级： IC设计11 课程名称：半导体照明技术与应用
姓名：52林木智 60刘海涛 59董帅 46 田伟成 45陈德添 40李庆慈
实验名称：色度学测量实验实验时间：2013年12月2日
成绩：教师签名：批改时间：
一、实验目的
1、使学生深入理解光度学参数的物理意义；
2、掌握HAAS-2000高精度快速光谱分析系统测试单颗LED的方法
二、仪器设备；
HAAS-2000高精度快速光谱分析系统主要由HASS2000光谱辐射计、LED300E测试电源、0.5米积分球、计算机及专用测控软件等构成（如图1所示），用于LED光源的光度和色度测试。
图1 HAAS-2000高精度快速光谱分析系统
三、实验原理
光谱辐射计（光谱仪）是光测量最重要的仪器设备，其基本功能是测量辐射强度随波长分布。
通过配备积分球等部件，根据各量之间的相互关系，即可准确测得光度、色度和辐射度量。
其中，光通量的测量是其他参量测量的基础。
图2采用积分球测量光通量的示意图。
光源S在球壁上任意一点B上产生的光照度是由多次反射光产生的光照度叠加而成的。
由积分学原理可得，球面上任意一点B的光照度E为：
2114R E E ρρπΦ-=+⋅ （1）
如果在光源S 和B 点间放一挡屏，挡去直接射向B 点的光，则E1 = 0，因而在B 点的光照度为：
214R E ρρπΦ-=⋅ （2）
其中，R 为积分球半径、ρ为积分球内壁反射率。
R 和ρ均为常数，因此在球壁上任意位置的光照度E （挡去直接光照后）与灯的光通量Φ成正比。
通过测量球壁窗口上的光照度E ，就可求出光源的光通量Φ。
图2 积分球原理
四、注意事项
1、系统已定标，测试过程无需再定标；
2、实验室科研仪器未经允许，请勿使用。
五、实验方法和步骤
分别测量单颗小功率LED 和大功率白光LED 的光谱、光度和色度特性。
测试系统前期已完成系统连接、测试软件和驱动程序安装，完成通讯设置、系统定标。
在此基础上，进行测试的主要步骤：
1、安装LED 灯，其中引脚式小功率LED 安装在积分球内部的基座上，大功率LED 安装在侧边开孔位置的夹具上。
2、依次开启LED300E 电源、HAAS2000光谱仪，启动计算机，启动软件，选择常规测量模式。
3、进入操作菜单下的系统设置，正确设置通讯口（包括：主机类型：LED300，主机串行口：COM3；光谱仪类型：HAAS2000），根据实际需要选择需要显示的参数。
4、测试界面可选择快速光谱仪，也可选择快速测试。
（1）设定LED的工作电流
（2）不要选择自动积分
（3）光度量程通常选择自动
（4）选择相应的测试项目
（5）设置选项用于设定测量模式
（6）点击操作下的快速测试
（7）点击测试
六、实验结果的分析和处理
要求理解各测试参数的物理意义。
整理出如下图所示的分析测试报告。
单颗小功率LED
大功率白光LED 测试报告示意图
七、实验心得
通过此次实验学会了利用HAAS-2000高精度快速光谱分析系统来测量LED的光源光谱的测试报告。
此次实验主要是了解了光度参数的物理意义，了解此次的实验仪器，在实验过程中，要注意区分2中LED放置的位置，否则容易烧坏。