0 引言
色差是涂料检测中常用的检测项目,就是指颜色的差别。在国标GB/T 3181《漆膜颜色标准》中,色差定义为:以定量表示的色知觉差异,用ΔE 表示。
1 颜色的测量及其表示方法
颜色是由物体发射、反射的光通过视觉而产生的感观中国涂料在线coatingol.com。颜色的三要素色调(hue,也称色相)、明度(value,也称亮度)和饱和度(chroma,也称彩度)分别代表了不同颜色的特性,颜色的明暗程度,色彩的鲜艳程度。
常用的颜色表示方法是以孟塞尔颜色为基础的HV/C 色空间,以及国际照明委员会(CIE)规定的三刺激值XYZ 和L*a*b* 色空间等。
HV/C 色空间是将色调、明度和饱和度用数字按不同程度进行标号来表示其颜色。CIE1964 XYZ 三刺激值色空间:规定颜色坐标由3 个互相垂直的矢量组成,每个颜色均可由坐标中的某一点来表示。CIE1976 L*a*b* 色空间是目前最通用的测量颜色的色空间之一,它克服了CIE1964 XYZ 坐标上的相等距离并不相当于所观察到的相等色差的问题。
除上述色空间以外,还有Hunter Lab 色空间、FMC Ⅱ 色空间、CIE1931XYZ 色空间、L*C*h 色空间等。
2 色差的计算
由于色空间的建立,使我们可以用数字来表示颜色以及色差。采用CIE1976 L*a*b* 色空间中两个位置的几何距离来计算两颜色间的总色差ΔE*,是目前最常用的色差计算公式,它能够更好地与人眼的视觉匹配。其计算公式如下:
测色仪就是根据色空间的原理,代替了光源和观察者来测量物体的色差。常用的分光测色仪分为两大类:一类是漫反射,另一类是定向反射。涂料行业最常用的有45/0(45° 方向照明,0° 方向观测)和d/8(漫反射照明,8° 方向观测)2 种,其它的还有0/45、0/0、0/d、8/d、d/0 等不同条件。
根据观察者视角的不同,测色仪可以分别测定2°视场和10° 视场情况下的色差,如CIE1931XYZ 色空间就适用于2° 视场,而CIE1964 XYZ 色空间就适用于10° 视场。
测色仪可以模拟不同的光源条件:常用的有D65光源,色温为6 504 K 的正常日光(包括紫外光波长区);C 光源,色温为6 774 K 的正常日光(不包括紫外光波长区);A 光源,色温为2 856 K 的白炽灯光。
此外,还有F2 冷白光、F11 三窄带冷白光等。人们在观察颜色时会受到一些镜面反射的影响,测色仪采用了两种测量模式,即SCE(SpecularComponent Excluded)和SCI(Specular ComponentIncluded)。SCE 就是将物体的镜面反射光排除在测量之外,只测漫反射光,这样的测量结果和人眼实际观察的结果相当。SCI 就是将物体的镜面反射光和漫反射光一同测量,这样的测量结果更接近物体的真实颜色,而与物体的表面条件无关。
3 不确定度的评定
3.1 不确定度定义
不确定度定义:表征合理地赋予被测量之值的分散性,与测量结果相联系的参数。它表征被测量的真值所处量值范围的评定,按某一置信概率给出真值可能处于的区间。它不是具体的真误差,只是以参数形式定量表示了无法修正的那部分误差范围。它来源于偶然效应和系统效应的不完善修正,是用于表征合理赋予的被测量值的分散性参数。不确定度分为A 类和B 类:A 类是对观测列统计分析作出的不确定度评定;B 类是依据经验或其他信息进行估计的不确定度。
在实践中,不确定度可能来源于以下几方面:对被测量的定义不完整或不完善;实施被测量定义的方法不理想;取样的代表性不够;对测量过程受环境影响的认识不周全,或对环境条件的测量与控制不完善;对模拟仪器的读数存在人为偏差;测量仪器的分辨力或鉴别力不够;赋予计量标准值和参考物质(标准物质)值不准;引用于数据计算的常量和其它参量不准;测量方法和测量程序的近似性和假定性;在表面上看来完全相同的条件下,被测量重复观测值的变化。
3.2 不确定度与误差的区别
误差是测量结果与被测量真值之差。它通常分为系统误差和偶然误差两类。
不确定度与误差的区别:
第一,评定目的的区别。不确定度是表明被测量值的分散性;误差是表明测量结果偏离真值的程度。
第二,评定结果的区别。不确定度是无符号的参数;误差为有正号或负号的量值。
第三,影响因素的区别。不确定度由人们经过分析和评定得到,与人们对测量过程的认识有关;误差是客观存在的,不以人们的认识程度而改变。
第四,对测量结果修正的区别。不确定度不是指具体、确切的误差值,虽可估计,但却不能用以修正量值;如果误差的估计值已知,则可以对测量结果进行修正。
3.3 不确定度的评定
扩展不确定度:U=kuc(k=2、3)
为了便于用户比较实验室的能力和水平,对于一般应用,扩展不确定度应对应95% 的置信水平,k=2。
4 仪器测定色差的不确定度评定
4.1 仪器参数的设定和试样的选择
仪器: 美国GretagMacbeth 公司的Color-Eye7000A 分光测色计;
照明条件:d/8 ;
观察者视角:10° 视场;
光源:D65 ;
计算公式:CIE1976 L*a*b* ;
测量模式:分别采用SCI 和SCE 两种模式;
试样选择:选用检测中最常遇到的颜色——白色色板。
4.2 色差的测定
打开仪器和电脑,打开测量软件,按操作规程先用黑标准板和白标准板对仪器进行校正,然后设定好仪器的参数。将试样固定在测量口,对其进行色差的测定。为获取重复性测定的标准不确定度分量,对同一试样进行10 次重复测定,测定结果见表1。
4.4 不确定度报告
仪器测定白色色板色差(ΔE*)的不确定度:
SCI 模式,扩展不确定度U=0.044(k=2);
SCE 模式,扩展不确定度U=0.037(k=2)。