颜色在我们生活的每时每刻都围绕着我们，并以有意识或无意识的方式影响着我们的情绪、行为和信念。颜色可以渲染气氛，提醒我们注意危险，提供重要信息，甚至给我们带来快乐。尽管颜色普遍存在，但对它的描述仍然难以捉摸，一部分原因是人与人之间对颜色的感知存在差异，另一部分原因是缺乏对人眼所见的数百万种色调的描述。

仪器颜色测量超越了人类感知和词汇的限制，使我们能够以客观数据的形式捕捉颜色信息，从而创造出一种通用的颜色语言，这对于全球各行业（从食品饮料到制药）内部和行业之间的交流至关重要。两种先进的颜色测量仪器类型是色差计和分光色度仪，它们都采用先进的技术来准确和精确地量化和定义颜色。

虽然这两种仪器密切相关，但它们都有各自的特性，因此对于特定类型的测量，其中一种可能比另一种更适合。了解色差计与分光色度仪的特性可以帮助您选择适合您应用的工具。

什么是色差计？

色差计旨在执行一种心理物理样本颜色分析，这意味着其测量结果与人类的颜色感知相关。换句话说，它旨在以我们的方式看待颜色。

其结果是直接读取的，读取的是三刺激值。三刺激值是用代表视觉外观不同维度的字符来识别颜色的值。三刺激值可能包含 X、Y 和 Z 或 L、a 和 b 等值。三刺激值的 “黄金标准 ”是由国际照明委员会开发的 CIE 颜色系统——标题中的CIE代表其名称的法语版本。

色差计有几个的组成部分：

• 光源： 光源代表一种特定的光源，如日光或白炽灯，用于向物体投射一致的亮度。在色差计中，光源是固定的。

• 观察者： 标准观测器提供了一个特定的视野。色差计通常使用 2 度标准观测器，适用于颜色评估和质量控制。

• 三刺激吸收滤光片： 吸收滤光片可隔离特定波长的光，并将其应用于样品。

色差计的类型

色差计对于客观准确地确定颜色至关重要。不同种类的色差计测量颜色的深度和程度各不相同。类型包括：

• 密度计： 用于测量半透明材料的暗度或密度。

• 光度计： 彩色光度计测量颜色的透射和反射。

色差计如何工作？

色差计的使用通常基于比尔-朗伯定律，该定律告诉我们溶质的浓度与其吸光度成正比。色差计从一个简单的光源开始。在透镜和三刺激吸收滤光片的帮助下，光束变成单一的聚焦波长，然后穿过样品溶液。溶液的另一侧是一个光电管检测器，用于识别波长被吸收的程度。检测器与处理器和数字显示屏相连，可提供可读的结果输出。

既然知道了它的工作原理，我们就来看看色差计的优缺点。

色差计的优点

以下是色差计的一些优点：

• 它们专注于三刺激值。如果您不需要全范围的光谱数据，色差计就不会让您为用不上的工具买单。

• 它们往往更便携。色差计不太复杂，因此在现场移动或使用可能更方便。

• 工作速度快。色差计的许多应用都需要快速移动的设备，例如在装配线上，而色差计可以做到这一点。

色差计的缺点

色差计的优点显而易见，但也有一些缺点：

• 它们不能提供完整的数据。如果您不需要大量数据，色差计是不错的选择，但它们无法提供样品的光谱信息。色差计没有可调节的光源和滤光片，无法进行额外的测量。色差计不能检测着色剂的浓度，也不能帮助配色。

• 用途不广。色差计缺乏多功能性，因为其主要用途是将产品与预定义的样本进行比较。它们不适合研究或产品开发应用，因为它们缺乏精度和可调节组件。

• 它们无法识别同色异谱现象。同色异谱是指在某种照明条件下颜色看起来相同，而在另一种照明条件下却不相同。例如，荧光灯可能会使产品看起来与在阳光下截然不同。色差计无法识别和调整这种情况。

色差计的应用

通常，色差计将结果与现有样品进行比较。色差计对于直接的颜色测量非常精确，非常适合测定色差、牢度和强度以及类似颜色的常规比较。因此，色差计在颜色质量控制方面非常重要，主要用于生产和检验阶段。

购买色差计时应考虑的因素

在购买色差计时，确定使用范围和其他因素非常重要，例如：

• 预算： 预算可能会决定色差计的功能。

• 质量控制： 不同色差计测量材料颜色精度的程度不同，因此了解行业要求是关键。

• 应用： 使用目的决定了您需要什么样的仪器。台式色差仪更适合实验室使用，而便携式解决方案则适用于工作考察。

• 数字或模拟： 测试频率将决定您所需的色差计。当您每天要进行多次测试时，数字式色差计使用方便。

什么是分光色度仪？

分光色度仪是一种通过全光谱颜色测量进行物理样品分析的仪器。通过对样品的反射率、吸光度或透射率特性进行逐波长光谱分析，它可以生成超出人眼观察范围的精确数据。如果需要，颜色分光色度仪还可用于计算心理物理色度信息。

分光色度仪非常精确，可提供大量数据。它们使用的组件与色差计类似，但略有不同。

• 光源： 分光色度仪的光源用途广泛。您可以使用代表各种光线的标准光源和荧光光源。

• 观察者： 分光色度仪的观测器通常较大，约为10度。CIE 推荐它是更适合工业色彩应用的工具。

• 棱镜、光栅或干涉滤镜： 为分离特定波长，分光色度仪使用棱镜、光栅或干涉滤光镜，从而改变所选波长。

分光色度仪的类型

分光色度仪有几种类型：

• 原子吸收分光色度仪： 它通过测量原子蒸汽的辐射吸收来分析材料中的金属元素。

• 荧光分光色度仪： 这类分光色度仪可扫描液体荧光标签的荧光光谱，通常用于科学研究、临床测试和食品检测。

• 红外分光色度仪： 这种仪器可测量波长小于 760 纳米的材料的吸光度。

• 紫外可见分光色度仪： 以可见光和紫外线波长分析材料，定量测量吸光度。

• 可见分光色度仪： 该设备分析可见光波长，测量吸光度并进行定量分析。

分光色度仪可同时测量浊度和颜色

分光色度仪和色差计的区别在于它们的测量能力。分光色度仪的测量更全面，可以分析材料的颜色和浊度。浊度是指液体中存在的混浊度，会严重影响某些液体物质的清晰度和视觉质量。有些饮料的半透明外观对质量控制至关重要，因此测量浊度或混浊程度至关重要。

浊度的工作原理

当材料暴露在光线下时，一部分光线会被吸收，另一部分则会反射回眼睛。当存在微粒时，它们会影响反射回来的光的清晰度，导致外观浑浊。这可能是由于浊度较高，从而影响质量控制。当物质中漂浮大量小颗粒时，其透明度就会降低。

液体中的这种浑浊程度会给人一种某些饮料不好喝的印象，这也是衡量瓶装水安全性的关键因素。

分光色度仪对浊度测量的意义

识别和稳定浊度水平对于保持许多液体产品的颜色一致性和质量至关重要，因为消费者在购买时首先会用眼睛观察，然后在瓶中检查产品。由于疲劳、主观性和其他一些因素，我们的眼睛无法准确测量浊度或颜色。这就是分光色度仪的用武之地。利用分光色度仪的先进技术，您可以精确测量颜色和浑浊度，并将定量分析作为客观数据。

分光色度仪如何工作？

分光色度仪的基本结构与色差计类似，但步骤和变化更多，而且组件也有所不同。光源通过棱镜、光栅或滤光片将光源投射到物体上。使用的工具将只分离出一个波长带照射到样品上。然后，传感器会检测未被物体吸收的光线，并将数据传输到装有相应软件的处理器或计算机上。它可以检测反射率、透明度、照度以及三刺激值。

这一复杂的过程消除了主观颜色分析所产生的不确定性。色差计是测量颜色的更好方式，而分光色度仪则更进一步，它可以将测量结果量化为客观数据，从而进行有效的颜色和雾度分析，大幅度地减少人为误差，并得出全面的结果。

接下来，我们将介绍分光色度仪的优缺点。

分光色度仪的优点

分光色度仪的一些优点如下：

• 非常全面。分光色度仪拥有更先进的硬件，可以测量色差计无法测量的质量，包括同色异谱和反射率。

• 用途广泛。您通常可以调整照度和观察者设置，以便在分光光度计上获得正确的选项。

• 可与功能强大的软件配合使用。通过与软件集成，分光色度仪提供了一种全新的、全面的方式，可在内置显示屏之外查看和分析数据。

• 款式多样。分光色度仪可用于多种样品类型，包括粉末、液体和透明材料。还有便携式分光色度仪可供选择。

• 它们能快速得出结果。有些分光色度仪可在短短四秒内得出结果，提高了速度和效率。

• 它们有助于获得所需的颜色。持续获得所需的颜色对于品牌一致性和流程控制至关重要。

• 它们是精确分析的理想选择。对于以研究为重点的环境，准确性至关重要，分光色度仪可在多个层面上提供深入分析和结果，以获得一致的结果。

分光色度仪的缺点

当然，任何技术都会有一些缺点。以下是分光色度仪的几个缺点：

• 更加复杂。复杂性伴随着敏感度，它们可能不太适合工厂环境。

• 价格较高。虽然价格因型号而异，但分光色度仪及其精确、广泛的信息通常比色差计贵。

• 它们的技术含量可能超出需要。如果您只需要色差计所能提供的简单颜色测量，那么分光色度仪可能超出您的需要。

过去，分光色度仪体积大、结构复杂，但现代技术使其体积更小、使用更方便。

分光色度仪的应用

与色差计相比，分光色度仪具有更高的灵活性和多功能性，部分原因是分光色度仪提供多种照明/观测者组合，并可在多种几何排列（包括 45°/0°和 d/8°）下运行。因此，这些类型的分光色度仪能够测量同色异谱现象、识别着色剂强度、分析各种类型的样品，并让用户选择包括或不包括镜面反射以考虑几何属性。

全光谱分析还具有更高的特异性，有可能识别出色差计所忽略的颜色差异。分光色度仪仪器非常适合研发阶段的广泛应用，包括颜色配方和颜色系统开发，以及整个生产过程中的颜色质量控制。

购买分光色度仪时应考虑的因素

考虑如何以及在何种程度上使用分光色度仪有助于确定所需的解决方案类型：

• 预算： 确定预算很重要，因为不同价格的分光色度仪具有不同的功能。对于更高级的设备，融资是一个不错的选择。

• 实验室空间： 考虑您是否需要便携式或台式设备来实现您的实验目标。

• 规格： 根据您所需的范围和深度（如波长范围和检测限制）选购一款可测试材料的分光色度仪。分光色度仪还应符合您的应用要求。

色差计和分光色度仪的主要区别是什么？

色差计和分光色度仪有几处相似之处，但两者仍有很大不同。区别在于功能和用途。分光色度仪功能强大，可以提供比色差计更深入的颜色测量，如光谱数据。因此，它们主要用于研发或实验室的精确测量。相比之下，色差计更为简单，常用于生产和制造领域，如质量控制。

其他一些区别包括

• 多功能性： 分光色度仪有许多可调节的选项，可以很好地用于不同类型的样品和测量。

• 成本： 如前所述，分光色度仪因其强大的技术通常比色差计昂贵。

• 准确性： 色差计不如分光色度仪准确或精确。

为您的应用选择更适合的颜色测量设备

选择颜色测量仪器需要了解上述色差计和分光色度仪的优缺点。如果您仍不确定哪种仪器更适合您的用途，罗切斯特理工学院的 David R. Wyble 提出的这些问题可以帮助您在考虑选择时获得清晰的思路。

• 所需数据类型： 应用需要光谱数据还是只需要三刺激值？

• 仪器几何结构： 仪器是否具有应用所需的几何结构？

• 精度和准确度： 获得满意结果所需的精度和准确度是多少？

• 光源： 仪器是否具有适合应用的光源？

• 测量速度： 获取数据的速度如何？需要进行何种样品制备？

• 易用性： 仪器在设计时是否考虑到用户的需求，使操作简单快捷？

• 坚固性： 仪器是否适合使用环境？能否承受恶劣的工厂条件？

• 软件界面： 配套软件是否能让您轻松地收集、分析和共享数据？

• 产品质量： 并非所有的颜色测量仪器都是一样的，无论它们是色差计还是分光色度仪。选择质量更好的仪器，就能确保获得高质量的结果。

HunterLab颜色测量

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