Аппаратура для цветовых измерений

9.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

О КОЛОРИМЕТРИЧЕСКОЙ АППАРАТУРЕ

Существуют два способа измерения цвета: спектрофо-тометрический и колориметрический.

Спектрофотометрический состоит в получении спектральной кривой объекта с последующим расчетом цветовых координат. Кривую отражения или пропускания для этой цели получают с помощью спектрофотометра. Вычисление ведется либо обычным путем, либо с помощью устройств, позволяющих автоматизировать эту операцию. Устройства, дающие возможность вести автоматический расчет координат по спектральным кривым, называются интеграторами цвета.

Спектрофотометрический способ измерения цветов относительно сложен, громоздок, но, с другой стороны, более точен, чем колориметрический (см. ниже), хотя при измерении темных цветов точность измерения снижается. Из-за сложности он применяется сравнительно редко -при отсутствии колориметров или в тех случаях, когда требования к точности измерений высоки, например при аттестации эталонов цвета.

Колориметрический способ измерения цветовых координат состоит в их непосредственном определении на колориметре. Колориметры могут быть визуальными или фотоэлектрическими. Визуальные приборы позволяют оценивать тождество или различие половин фотометрического поля на основании зрительного наблюдения. Принцип их действия был показан на рис. 5.1. В современной колориметрии они применяются редко. Действие фотоэлектрических колориметров основано на использовании фотоэлементов, экранированных светофильтрами, приводящими кривые спектральной чувствительности фотоэлементов к кривым сложения. Смысл такого приведения будет пояснен ниже (см. с. 123).

Особую категорию колориметров составляют компараторы цвета.

Их назначение — измерение цветовых координат с большой точностью. Так, по данным Д. А. Шкло-вера, компаратор цвета ЭКЦ-1 для светлых образцов не менее чувствителен, чем глаз, для темных — чувствительнее глаза. Название прибора (лат. compare—сравниваю) связано с тем, что указанная точность достигается в резуль-

тате сравнения измеряемого образца с близким ему по цвету эталоном. Компараторы просты, практичны и, как правило, более дешевы, чем другие колориметрические приборы.

В этой главе будут рассмотрены принципы работы наиболее известных приборов для измерения цвета.

9.2. НОРМАЛИЗАЦИЯ УСЛОВИЯ ОСВЕЩЕНИЯ И НАБЛЮДЕНИЯ

Во всех колориметрических приборах соблюдаются определенные структуры световых пучков — падающего на образец и отражаемого от него, как говорят, та или иная геометрия пучков. Это связано с тем, что световые потоки, отраженные или пропущенные телами, распространяются в пространстве определенным образом. В курсе теории фотографических процессов были рассмотрены типы отражения — направленное, диффузное, смешанное, направленно-рассеянное. Отражение (и пропускание) во всех случаях описывается векторными диаграммами — индикатрисами рассеяния. Для их получения яркость или силу света в данном направлении

представляют векторами. Индикатрисой называют поверхность, огибающую концы этих векторов.

На рис. 9.1 показана индикатриса силы света (точнее — ее сечение) некоторой поверхности, обладающей направленно-рассеянным отражением. Из множества векторов выделены два. При их сравнении становится понятно, что сила света, отражаемого поверхностью, зависит от направления, в котором наблюдается эта поверхность. Из этого следует, что при фотометрических наблюдениях нужно условиться об углах освещения и наблюдения. Относя поток, отраженный в направлении ОА, к падающему, получим одно значение коэффициента отражения, а выбрав направление ОВ — другое значение. Можно измерить и полный поток, отражаемый поверхностью.

По данным такого из мерения получим третье значение коэффициента. В связи с этим условия освещения и наблюдения в фотометрии, в том числе в колориметрии, нормируют. Для краткости их зашифровывают дробью: в числителе — условия освеще-

Рис. 9.1. Индикатриса рассеяния некоторой поверхности

ния, в знаменателе — условия наблюдения. МКО устанавливает четыре нормы (рис. 9.2):

45°/0. Ось освещающего пучка составляет угол 45+5° с нормалью к поверхности образца. Угол между направлением наблюдения и нормалью не должен превышать 10°, а угол раскрытия как освещающего, так и наблюдаемого пучков — не более 5°.

Рис. 9.2. Схемы условий освещения и наблюдения образца. / — интегрирующая сфера; 2 — экран; 3 — белая или черная насадка 0/45°. Условия освещения, сформулированные выше, становятся условиями наблюдения, а условия наблюдения — условиями освещения.

Дифф/0. Для освещения образца используют интегрирующую сферу — внутреннюю поверхность шара, покрытую окисью магния или сульфатом бария (эталоны белого, см. ниже) и поэтому идеально рассеивающую свет. Угол между нормалью к образцу и осью пучка освещения не должен превышать 10°. Угол раскрытия наблюдаемого пучка не более 5°. Экран, показанный на рисунке (зеркальная ловушка), уменьшает возможность попадания на образец или стенку шара прямого отраженного света (зеркальной составляющей).

0/дифф. Условия освещения, указанные в предыдущей норме, становятся условиями наблюдения, и наоборот.

Спектрофотометры отечественного производства, выпускавшиеся до 1980-х гг., имели геометрию измерений, несколько отличную от рекомендованной МКО. Так, спектрофотометр СФ-18 имеет геометрию 12/дифф, что не вполне отвечает международным нормам. Разрабатываются приборы, в которых выполняются условия наблюдения и освещения, рекомендованные МКО.

Рис. 9.3. Схемы измерения коэффициента отражения: а - идеально отражающий рассеиватель; б — измеряемый образец

Коэффициент отражения в фотометрии цветных образцов измеряется как апертурный.

Апертурой (лат-apertura — отверстие) называется пространственный угол раскрытия светового пучка со (угловая апертура).

Апертурный коэффициент отражения р??

находят, сравнивая потоки, отражаемые от абсолютно белого эталона и измеряемого образца. Образец и эталон находятся при этом в строго одинаковых условиях освещения и измерения. В частности, одинаковое направление имеют оси пучков и одинаковые углы раскрытия (и, следовательно, апертуры).

Принцип измерения апертурного коэффициента отражения понятен из рис. 9.3:

где индекс D показывает, что отражение диффузное, а индекс со означает, что отраженный поток прошел через соответствующую апертуру. При определении абсолютных (а не по отношению к эталону) значений коэффициента отражения вводят поправку на неидеальность эталонов. Абсолютные значения коэффициентов отражения эталонов, изготовленных из окиси магния или сульфата бария, находятся в границах 0,97—0,98.

9.3. ПРИБОРЫ ДЛЯ СПЕКТРОФОТОМЕТРИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ

9.3.1. Измерение спектров

Учение об измерении распределения мощности излучения по спектру называется спектрофотометр и-е и. Ее методы состоят в фотометрировании спектров, т. е. измерении распределения лучистых или световых мощностей по длинам волн или частотам (лат. spectrum — представление, образ). Этот термин в оптике имеет двоякое значение. Под спектром чаще всего подразумевают изображение, образуемое разложением излучения на его «монохроматические» составляющие. Однако во многих случаях в тот же термин вкладывают иное содержание, имея в виду состав сложного излучения, распределение его характеристик по длинам волн*. В этом смысле спектрофотометрия дает методы получения спектров испускания, поглощения и рассеяния, выражаемых кривыми распределения световых или энергетических величин по длинам волн или частотам излучений.

Сущность спектрофотометрических измерений сводится к следующему.

Излучение с помощью диспергирующего устройства, например призмы или дифракционной решетки, разлагают в спектр (рис. 9.4).

При помощи щелевой диафрагмы из него выделяют узкий пучок света — интервал ??. Его направляют на приемник, реагирующий либо на мощность (фотоэлемент, термостолбик), либо на энергию пучка (фотографический материал). Реакцию приемника измеряют. Зная характер зависимости между реакцией и мощностью (энергией), находят нужную спектральную величину, приходящуюся на данный интервал или, как упрощенно считают, на данную длину волны (середину интервала). После этого строят график зависимости, например светового потока от длины волны, характеризующий спектральный состав излучения (спектр испускания источника).

При измерении спектра поглощения перед приемником помещают слой вещества, поглощение которого измеряется. По мощности «монохроматического» излучения до и после прохождения его через слой находят степень поглощения, выражая ее коэффициентом поглощения, оптической плотностью или удельным показателем поглощения. В этом случае результат измерения описывается графиком зависимости измеренной величины от длины волны — спектром поглощения.

Спектр отражения получают в результате сравнения монохроматических характеристик излучения, отраженного данной и белой эталонной поверхностью. Чаще всего это - - монохроматический коэффициент отражения.

Рис. 9.4 иллюстрирует лишь метод измерения спектров, а не схемы приборов, которые, как увидим в следующем разделе, сложнее, чем показано на рисунке.

Рис. 9.4. Схемы измерения спектров испускания (а), пропускания (б) и отражения (в)

9.3.2. Устройства и детали спектральных приборов

Оптические приборы, предназначенные для разложения сложных излучений в спектр с целью его исследования, носят общее название спектральных.

Для получения спектра и выделения узких спектральных участков служат монохроматоры. Они применяются в сочетании с фотометром — прибором, позволяющим измерять мощности выделенных участков. Часто монохроматор и фотометр объединяют в один прибор, называемый спектрофотометром.

Как и другие светомерные приборы, спектрофотометры бывают визуальными и объективными. В объективных применяются разные приемники излучений, чаще всего — фотографический и фотоэлектрический.

Спектральные приборы для регистрации спектра называются спектрографами. Иногда это название относится только к фотографирующим приборам, а те, в которых приемником служит фотоэлемент, называются спектрометрами.

В зависимости от типа диспергирующего устройства различают призменные, дифракционные и интерференционные приборы. Основой каждого из них служит монохроматор, принципиальная схема которого показана на рис. 9.5.

Рис. 9.5. Принципиальная схема монохроматора

Осветитель 1 (лампа Л, конденсор К) создает равномерную освещенность в плоскости щели Щ1 которая представляет собой, таким образом, вторичный источник света, отличающийся от основного тем, что имеет одинаковую на всей площади яркость.

Передний коллиматор 2 служит для создания параллельного пучка лучей. Щель Щ1 находится в фокусе объектива О1 коллиматора и поэтому проецируется на диспергирующее устройство 3 параллельным пучком. Вследствие этого монохроматические лучи одинаковых цветов, выходящие из диспергирующего устройства, оказываются также параллельными (на рисунке показаны крайние лучи: К1 II К2 и

Ф1 Ф2).

Перемещая щель Щ2 вдоль спектра, поочередно выделяют интервалы ?? по всей его длине. Во многих схемах приборов предусмотрено не перемещение щели, а поворот диспергирующего устройства относительно неподвижной оси. Из рисунка видно, что каждая точка щели Щ1 дает в спектре монохроматические точки (FK и FФ). Следовательно, вся щель изображается монохроматическими полосками. Это легко представить себе, если вообразить, что лампа Л испускает монохроматический свет. В этом случае на объектив О2 направляется не веер лучей, а монохроматический параллельный пучок. Объектив О2

изображает щель в виде монохроматической полоски, размеры которой определяются его фокусным расстоянием и шириной щели.

Полоска — изображение входной щели коллиматора, обра зуемое объективом выходного коллиматора, называется в спектрофотометрии спектральной линией. Сложный свет дает множество спектральных линий, которые взаимно перекрываются, если спектр сплошной. Перекрывание тем больше, чем шире щель. Поэтому монохроматичность излучения, пропускаемого выходной щелью, уменьшается с расширением входной. Степень монохроматичности пучка, пропускаемого щелью Щ2, называется чистотой спектра.

Монохроматор, схема которого показана на рис. 9.5, называется простым или однократным. Недостаток прибора, работающего по этой схеме, состоит в том, что на его выходную щель, кроме полезного, как это показано на схеме, падает еще и паразитное излучение, отражаемое от внутренних стенок прибора и его деталей. Это снижает чистоту спектра и, следовательно, точность спектральных определений.

Для уменьшения интенсивности паразитного света внутри приборов устанавливают перегородки, чернят внутренние поверхности стенок и оправы линз. Однако наиболее надежный способ повышения точности измерений состоит в применении двойных монохроматоров. Это приборы, состоящие из двух простых монохроматоров, причем выходная щель первого служит входной щелью второго. Неразложенный вследствие светорассеяния свет, выходящий из щели первого монохроматора, разлагается во втором. В результате этого спектр, даваемый двойным прибором, получается чистым.

Примером двойного монохроматора служит диспергирующее устройство в спектрофотометре СФ-18, который будет рассмотрен ниже (раздел 9.3.3).

Осветительное устройство (рис. 9.6). Источник света в монохроматоре должен быть равноярким по всей площади. Иначе при обработке результатов измерений пришлось бы вносить поправки на неравномерность яркости. Щель Щи перед которой устанавливается источник, служит апертурной диафрагмой, т. е. ограничивает угол раскрытин пучков, посылаемых точками тела накала (рис. 9.6, а). Поэтому точка А изображается всем объективом, а точка В — только его частью, и в изображении она получается менее яркой, чем точка А. Кроме этого, виньетирующего, действия щели, на равномерность освещенности влияет структура поверхности источника.

Конденсор К прое цирует тело накала на объектив (рис. 9.6, б). Линзы конденсора дают широкий пучок, заполняющий щель, и все ее точки освещаются одинаково.

Коллиматоры. Принцип работы обоих коллиматоров одинаков, хотя они выполняют противоположные функции: передний дает возможность получать параллельный пучок, а задний собирает его в точку. Степень параллельности лучей, с которой связана чистота спектра, зависит не только от ширины щели, но и от качества исправления объектива на аберрации. В некоторых монохроматорах используется принцип автоколлимации. Он состоит в том, что пучок света, прошедший через коллиматорный объектив, после разложения в призме или решетке отражается плоским зеркалом и фокусируется тем же объективом.

Щели коллиматоров представляют собой пары пластинок, заточенных так, как показано на рис. 9.5, и называемых ножами. Ножи могут сдвигаться и раздвигаться с помощью винтового механизма. Края ножей изготавливают либо изогнутыми, либо прямыми. В первом случае получается изогнутой и щель. Такие щели служат для компенсации искривления спектральных линий при разложении, особенно призмой.

Призмы, применяемые в фотометрических приборах, разделяются на три класса: спектральные (дисперсионные), отражательные и поляризационные.

Спектральные призмы используются в качестве диспергирующих элементов призменных монохроматоров. Они бывают разных типов: от простой трехгранной до многокомпонентных. Сложные призмы применяются, например, для увеличения угловой дисперсии, оптимизации потерь света на отражение, придания лучу заданной длины волны определенного направления.

В отражательных призмах разложения в спектр не происходит. Они служат только для изменения направления пучка и для оборачивания изображения — его можно сделать обратным, или зеркально перевернутым. Тот же эффект может быть достигнут и с помощью зеркал, однако применение призм упрощает конструкции приборов и уменьшает их габариты.

Одна из граней отражательных призм делается отражающей: на нее наносится алюминий (или серебро).

Поляризационные призмы используются для получения плоскополяризованного света. Состоят из двух (иногда и большего числа) трехгранных призм, изготовленных из одноосных двоя-копреломляющих кристаллов так, чтобы их оптические оси были ориентированы различно (рис. 9.7). Это — кристаллы исландского шпата и кристаллического кварца. Призмы склеены или разделены воздушным промежутком. Условия преломления света для компонентов пучка, поляризованных в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, на границе раздела призм различны. Это вызывает разделение пучков. Поляризационные призмы делятся на одно- и двухлуче-вые. Первые дают один поляризованный пучок (другой поглощается или выводится из призмы), вторые— два, поляризованные во взаимно перпендикулярных плоскостях.

В большинстве спектральных приборов отечест-

вейного производства используются двухлучевые призмы Ро-шона и Волластона (рис. 9.7, а и б). Линиями на рисунке по-, казаны направления оптических осей, находящихся в плоскости чертежа, а точками — следы оптических осей, перпендикулярных этой плоскости. В призме Рошона один из вы--

Рис. 9.6. Схема действия конден-сорной осветительной системы

Рис. 9.7. Поляризационные призмы: а — Ротона; б — Волластона

ходящих лучей имеет то же направление, что и упавший, а другой выходит под некоторым углом к нему. В призме Волластона оба они симметричны направлению упавшего луча. Различие в углах между выходящими лучами связано с различной ориентировкой оптических осей кристаллов.

9.3.3. Спектрофотометр СФ-18

Отечественная промышленность выпускает спектрофотометры марок СФ. В качестве примера опишем прибор СФ-18. Его оптическая схема показана на рис. 9.8. Прибор состоит из трех устройств — осветителя, монохроматора и фотометра.

Рис. 9.8. Оптическая схема спектрофотометра СФ-18:

I — осветитель; II —первый монохроматор; III — второй монохроматор; IV — фотометр

Осветитель. Лампа / и конденсор 2 создают равномерную освещенность входной щели 3 монохроматора.

Монохроматор. В приборе используется двойной монохроматор. Оба его компонента ( обозначенные на рисунке как первый и второй моиохроматоры) симметричны. Объектив 4 первого монохроматора проецирует щель 3, находящуюся в его фокальной плоскости, в виде параллельного пучка лучей на диспергирующую призму 5, которая разлагает излучение в спектр. Объектив 6 дает изображение спектра в плоскости средней щели, выходной по отношению к первому монохроматору и входной по отношению ко второму. Она образована зеркалом 7 и ножом 8. Ее назначение иное, чем щели 3: она перпендикулярна спектру и вырезает его «монохроматический» участок (?? = 2—3 нм), направляемый затем во второй монохроматор. После прохождения через него, указанный интервал спектра проецируется в плоскость входной щели 9 монохроматора, или, что то же, входной щели фотометра.

Фотометрическое устройство. «Монохроматический» пучок, выйдя из щели 9, проходит через линзу 10 и затем делится призмой Рошона 11 на два плоскополяризованных компонента. Тот, который выходит под углом к оптической оси, в дальнейшем не требуется и срезается диафрагмой 12, поглощаясь затем стенками прибора. Призма Рошона используется, таким образом, как однолучевая. Пучок, пропущенный диафрагмой 12, проходит через призму Волла-стона 13 и снова делится на два, поляризованных во взаимно перпендикулярных плоскостях.

Интенсивность излучений, выходящих из призмы Вол-ластона, определяется угловым положением призмы Рошона: вращая ее, можно управлять потоками, выходящими из призмы Волластона. Линза 14 изображает выходную щель в плоскости полулинз, находящихся внутри модулятора 15. Вышедшие из полулинз пучки проходят контрольный и измеряемый образцы. Модулятор поочередно перекрывает эти пучки. Частота перекрываний — 50 Гц.

Пуль сирующие пучки направляются на призмы 16, отклоняющие их и направляющие на входные окна интегрирующего шара. После многократного отражения от стенок шара свет направляется на фотоэлемент. Освещенность фотоэлемента в данный момент определяется суммой потоков, прошедших (отраженных) через эталонный и измеряемый образцы. При равенстве потоков освещенность фотоэлемента постоянна, и он дает постоянный по силе ток. Если же измеряемый образец поглощает сильнее, чем эталонный (или наоборот), световой сигнал получается переменным и фотоэлемент дает также переменный электрический сигнал, имеющий частоту 50 Гц. Сигнал поступает в усилитель и после усиления подается на обмотку якоря электродвигателя отработки. Он поворачивает призму Рошона до тех пор, пока не исчезнет разность световых сигналов и, следовательно, не прекратится подача тока.

Одновременно с поворотом призмы перемещается перо самописца. Из спектра, даваемого монохроматором, последовательно выделяются монохроматические пучки. Это происходит в результате перемещения средней щели спектрофотометра (зеркало 7, нож 8) вдоль спектра. При этом поворачивается барабан, и на бланке, закрепленном на нем, вычерчивается спектральная кривая.

9.4. КОЛОРИМЕТРЫ

9.4.1. Принцип действия фотоэлектрических колориметров

Принцип действия фотоэлектрических колориметров показан на рис. 9.9. Свет, даваемый источником /, отражается от образца 2 и объективами 3 направляется на компенсационные светофильтры 4, приводящие кривые спектральной чувствительности фотоэлементов 5 к требуемым. Фотоэлементы должны давать токи, пропорциональные удельным координатам х?, у? и z?. Такое требование вытекает из следующего. Из физики известна зависимость, связывающая фототек i со спектральной чувствительностью s?

фотоэлемента, световым потоком Ф0? и коэффициентом отражения р? поверхности:

(9.1)

где с — коэффициент пропорциональности.

При сравнении формул (9.1) с формулами (5.13) видно, что фототоки пропорциональны значениям цветовых координат в том случае, если чувствительность при данной длине волны пропорциональна удельным координатам цвета x?,y?,z?,

или если существуют равенства s1 (?) = х(?); s2 (?) = у (?); s3 (?) = z (?).

Не существует фотоэлементов, характеристики которых имели бы форму кривых сложения. Поэтому распределение чувствительности приемников по спектру приводят к кривым сложения. Делается это по тому же, излагаемому в теории фотопроцессов методу, по которому кривая спектральной чувствительности фотографического материала приводится к кривой видности. Чем точнее соответствие кривых, тем меньше погрешности определения цветовых координат или координат цветности. Ошибки в приведении почти неизбежны, и именно это делает колориметрический метод менее точным, чем метод расчета цвета по кривым отражения или поглощения. (Считается, что погрешность колориметрического измерения цветовых координат составляет несколько единиц третьего знака после запятой.) Кривые у? и z? просты по форме (рис. 9.10), поэтому светофильтры, с помощью которых добиваются приведения, получить легко. Кривая же х?

имеет два максимума, и нужная характеристика светофильтра, строго говоря, едва ли осуществима. Приходится искать обходные пути получения спектрального распределения фототока, необходимого для колориметрического определения координаты х. Сделанные до сих пор предложения сводятся к следующим.

Рис. 9.9. Принципиальная схема фотоэлектрического колориметра

Рис. 9.10. Кривые сложения xyz и новая кривая хк

1. Использование подобия кривых z?, и левой (коротковолновой) части хк. В этом случае координата находится из результатов, полученных двукратным измерением: первый раз — за светофильтром, рассчитанным по правой части кривой x?, а второй раз — за светофильтром для кривой z?.. Источник погрешности заключается в неполном подобии кривой z? левой части кривой x?.

2. Применение для моделирования кривой х? двух светофильтров и двух фотоэлементов. Таким способом достигается большая, чем в первом случае, точность измерений Однако конструкция прибора и техника измерений усложняются.

3. Замена кривой х?, на кривую хн? (х? новая), близкую к ней, но имеющую один максимум и, следовательно, легко реализуемую (пунктирная кривая на рис. 9.10). Последний путь был использован при разработке колориметров типа КНО.

9.4.2. Фотоэлектрический колориметр КНО-3

Колориметр предназначен для измерения координат цветности х и у, необходимых для определения положения точки на цветовом графике xyz, а также коэффициента отражения р непрозрачного образца или коэффициента пропускания т прозрачного. Определение коэффициентов дает возможность перейти от координат цветности xyz к координатам цвета XYZ.

Оптическая схема прибора показана на рис. 9.11. Нить лампы 1 изображается конденсором 2 в плоскости объекти-

Рис. 9.11. Оптическая схема колориметра КНО-3

ва 3. Для регулирования яркости служит ирисовая диафрагма 4, расположенная между линзами конденсора. В оправку 5 помещается светофильтр, приводящий цветовую температуру к нужному значению. Непрозрачный образец 6 освещается пучком, прошедшим через объектив 3 и отраженным от зеркала 7. При этом световой пучок проходит через отверстие в кольцевом фотоэлементе 8. Отразившись от образца 6, излучение падает на фотоэлемент 8, ток которого поступает в электрическое отсчетное устройство прибора. Если образец прозрачен, то в положение 6 вместо непрозрачного образца ставят белый эталон. Прозрачный образец помещается в кассету, устанавливаемую вместо оправки 5. Диски 9 и 10, которые можно поворачивать с помощью рукояток 11, снабжены светофильтрами. В окна диска 9 поставлены нейтральные светофильтры, а в окна диска 10 — компенсационные , приводящие характеристики фотоэлементов к нужной форме. Кроме того, в диске находятся синий и красный светофильтры для контроля цветовой температуры лампы прибора. Внешний вид колориметра дан на рис. 9.12.

На передней панели прибора находится показывающее устройство 1, защищенное стеклом. Точка пересечения двух струн (на рисунке — две тонкие пересекающиеся линии) указывает точку цветового графика, координаты которой совпадают с цветовыми координатами измеряемого образца.

Кроме линии локуса, на графике вычерчена кривая коэффициентов отражения и пропускания. Она пересекает поле реальных цветов.

На передней панели расположены гнезда 2 подстройки потенциометра. Внутри гнезд находятся оси, в торцах которых вырезаны шлицы под отвертку. Переключатель 3 регулирует чувствительность гальванометра при измерении коэффициента отражения или пропускания образца. Рукоятка 4 обозначена на панели буквой а. Она управляет левой струной, направленной от нее и называемой, как и рукоятка, струной а. Рукоятка 5 (на панели надпись «подстройка», на рисунке не видна) предназначена для установки гальванометра на нуль. Тумблер 6 (надписи на панели: «гальванометр», «точно», «грубо») служит для включения гальванометра. Чувствительность прибора в положении тумблера «точно» в 100 раз выше, чем при положении «грубо». Рукоятка 7 имеет обозначение ? и управляет струной ?. Окно 8 вырезано для наблюдения за гальванометром. На правой панели находятся рукоятки 9 и 10 для вращения дисков, обозначенных на рис. 9.11 теми же цифрами.

На верхней панели имеется прижимное устройство 11, в него помещают измеряемый образец. Вытягиванием рифленой головки поднимают зажимной диск, открывая неподвижную пластинку с отверстием для образца. На оборотной стороне подвижной пластинки, входящей в неподвижную, находится белый эталон, который устанавливают

Рис. 9.12. Колориметр КНО-3

при измерении прозрачных образцов. 12—кассета для прозрачных образцов и светофильтров, 13 — кожух вентиляционного устройства осветителя.

Перед измерениями устанавливают требуемую цветовую температуру лампы (источник А, В или С). Калибруют прибор по эталону белого. Устанавливают образец и поочередно вводят светофильтры XYZ. Вращением рукояток «подстройка», «Y», «?» и «?» приводят стрелку гальванометра, видную в окно панели, к нулю.

Коэффициент яркости измеряется при светофильтре «Y» путем сравнения образца с эталоном, коэффициент отражения которого дается в паспорте.

Коэффициент яркости образца указывается точкой пересечения струны «?» с линией р на цветовом графике.

9.5. КОМПАРАТОР ЦВЕТА ЭКЦ-1

Схема прибора приведена на рис. 9.13. Два световых пучка от лампы 1 (источник А) направлены объективами 2 на призмы 3. Диск 4, имеющий отверстие, вращается мотором 5 и попеременно перекрывает световые пучки, отражаемые зеркальными гранями призм. Для уравнивания пучков служат сетчатые диафрагмы 6; изменение их пропускания достигается изменением угла наклона сеток. Линзы 7 направляют выравненные по мощности пучки на сравниваемые образцы 8 (эталонный и определяемый). Геометрия освещения и наблюдения — 0/дифф: свет падает на образцы под прямым углом, а отраженный поток интегрируется сферой 9. Для устранения зеркальной составляющей служит ловушка 10. Свет, отраженный от образцов 8 и рассеянный сферой, направляется через пластмассовый светопровод, выполненный в виде стержня 11, и сменные корригирующие светофильтры 12 и 13 на фотоумножитель 14. Светофильтры заключены в диски. В первом из них — светофильтры, при-

Рис. 9.13. Оптическая схема компаратора

водящие цветовую температуру лампы 1 к цветовой температуре источников В и С. Светофильтры второго диска приводят кривую спектральной чувствительности фотоумножителя к кривым сложения хн

(?) (см. с. 124), у (?) и z (?). При вращении диска 4 сравниваемые образцы 8 попеременно освещаются. Ток, возбуждаемый в фотоумножителе 14, генерируется в виде прямоугольных импульсов. Лога-рифматор 15 логарифмирует фототоки. Если цветовые характеристики измеряемого образца и эталона одинаковы, импульсы тоже одинаковы — их переменная составляющая равна нулю. Если цветовые характеристики различны, переменная составляющая пропорциональна разности логарифмов фототоков, возбуждаемых сравниваемыми образцами, т. е.

Это значит, что за каждым из светофильтров второго диска переменная составляющая равна:

Содержание раздела