КОЛОРИМЕТР

КОЛОРИМЕТР

       

(от лат. color — цвет и греч. metreo — измеряю).К. трёхцветный — прибор для измерения цвета в одной из трёхмерных колориметрнч. систем, в к-рой предполагается, что любой цвет может быть представлен как результат оптич. сложения (смешения) определ. кол-в трёх цветов, принимаемых в ней за основные цвета (см. КОЛОРИМЕТРИЯ).

В визуальных колориметрах эти кол-ва осн. цветов — т. н. координаты цвета — подбираются наблюдателем так, чтобы получить цвет, неотличимый на глаз от измеряемого цвета (Ц). Результаты подбора фиксируются на измерит. шкалах К. В простейшем визуальном К.— диске Максвелла — оптич. смешение осн. цветов происходит при быстром попеременном восприятии их наблюдателем одного за другим. Внеш. кольцо этого диска разделено на три сектора. Регулировкой величины каждого сектора, окрашенного в один из осн. цветов, добиваются того, чтобы при быстром вращении диска воспринимаемый цвет не отличался от цвета образца, помещённого в центр диска. Более распространены визуальные К., в к-рых оптич. смешение осуществляется в пространстве одновременным освещением белой поверхности тремя световыми потоками с разл. цветовыми хар-ками; вклад каждого потока в получаемый цвет регулируется изменением его интенсивности.

Результаты измерений могут быть представлены в виде

Ц=к'(К)+з'(З)+ +с'(С),

где к', з', с'—считываемые по шкалам координаты Ц в системе осн. цветов прибора К, 3 и С (обычно красного, зелёного и синего). Зная к', з' и с', можно рассчитать координаты Ц и в любой др. трёхмерной колориметрич. системе (с др. основными цветами); для этого достаточно знать координаты цветов К, 3 и С в такой др. системе. Чаще всего К. градуируют для пересчёта результатов измерений в междунар. систему XYZ.

Фотоэлектрические колориметры составляют др. класс К. В проводимых с их помощью измерениях используются соотношения, позволяющие рассчитать координаты цвета измеряемого излучения по его спектр. составу I(l) (интенсивности излучения как ф-ции длины волны). Эти соотношения представляют собой интегралы от произведений I(l) на удельные координаты цвета — известные ф-ции (т. <н. кривые сложения) длины волны (в междунар. системе XYZ это ф-ции x-(l), y-(l), z-(l)). Фотоэлектрич. К. разделяются на спектроколорнметры и приборы с селективными приёмниками. В первых измеряемое излучение разлагается дисперсионными призмами (или дифракционными решётками) в спектр, «считываемый» фотоэлектрич. приёмником. Сигналы приёмника непрерывно или через равные малые интервалы длин волн умножаются на ф-ции х-(l), у-(l) и z-(l) и интегрируются по всему видимому спектру; результаты интегрирования представляют собой координаты измеряемого излучения. В К. с селективными приёмниками используются три приёмника излучения со светофильтрами или один приёмник, перед к-рым последовательно вводятся три светофильтра. Каждый светофильтр явл. комбинацией цветных стёкол; их толщины рассчитывают так, чтобы с макс. точностью привести спектральные чувствительности сочетаний приёмник—светофильтр к кривым х-(l), y-(l), z-(l). Если это осуществлено, то значения трёх фототоков пропори, координатам цвета x, y, z.

Фотоэлектрич. К. разл. типов применяются в пром-сти для контроля цвета источников света, светофильтров и отражающих материалов, экранов цветных и чёрно-белых телевизоров и мн. др. изделий. Наиболее точные данные о цвете дают спектроколориметры. Высокой точностью измерений отличаются также фотоэлектрич. компараторы цвета, в к-рых измеряемый цвет сравнивается с близким по спектр. составу цветом эталонного образца.

2) К. в химии — оптич. прибор для измерения концентраций в-в в р-рах. Действие К. основано на св-ве окрашенных р-ров поглощать проходящий через них свет тем сильнее, чем выше в них концентрация с окрашивающего в-ва. Все измерения при помощи К. проводятся в монохроматич. свете того участка спектра, к-рый наиболее сильно поглощается данным в-вом в р-ре (и слабо — др. компонентами раствора). Поэтому К. снабжаются набором светофильтров.

Физический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1983.

КОЛОРИМЕТР

(от лат. color - цвет и греч. met-reo - измеряю) - прибор для измерения трёх координат цвета в одной из колориметрич. систем (см. Колориметрия). К. разделяют на визуальные и фотоэлектрические (объективные).

Оптическая схема колориметра ГОИ и положение цветового треугольника KЗС колориметра на цветовом графике XYZ (a): 1, 7 - осветители; 2 - фильтр разбавляющей системы; 3 - коробкадержатель; 4- образец; S - место для прозрачного образца; 6 - корригирующий светофильтр; 8 - смеситель-экран; 9 - фотометрический кубик; 10 - конденсор; 11 и б - диафрагма со светофильтрами - красным, зелёным и синим; в - цветовой график прибора.

В визуальных К. цвет измеряется уравниванием цвета двух половин поля зрения, на одной из к-рых наблюдается измеряемый цвет, а на другой - цвет смеси трёх основных цветов прибора, напр. красного (К), зелёного (3), синего (С). Регулируя количества осн. цветов, можно добиться зрительного тождества цвета смеси с измеряемым цветом. Уравненные цвета являются метамерными, т. е. спектрально не обязательно тождественными. Определение цвета производится по измерению цветовых координат смеси, к-рые представляют собой количества осн. цветов К., отнесённые к единичным количествам этих цветов.

Примером визуального К. является К. ГОИ системы Л. И. Дёмкиной (рис.). Круглое поле зрения прибора, наблюдаемое через окуляр, разделено на две половинки: левая имеет цвет измеряемого излучения, правая - цвет экрана, на к-ром смешиваются осн. цвета прибора К, 3, С. Изменяя действующие площади фильтров, наблюдатель изменяет потоки красного, зелёного и синего излучений и подбирает цвет смеси так, чтобы он не отличался от измеряемого цвета Ц. В этом положении отсчёты по трём шкалам прибора, пропорциональные площадям светофильтров, дают координаты измеряемого цвета в системе К. и позволяют записать его в виде ур-ния

Достоинства визуального К.- простота измерений и высокая точность определения координат (до 0,03); недостаток - субъективная оценка наблюдателем тождества цветов. Кроме того, цвет выражается в системе осн. цветов К. и для выражения его в междунар. системе необходим пересчёт. Этим методом также трудно измерять непосредственно цвет предметов, он удобен лишь для измерения цвета образцов.

Фотоэлектрические К. позволяют измерять как цвет излучения, испускаемого источником, так и цвет излучения, отражённого или пропущенного предметом. Сущность метода состоит в измерении спектрального распределения энергии излучения и последующем вычислении цветовых координат X, Y, Z путём перемножения найденной ф-ции соответственно на три стандартизованные ф-ции сложения осн. цветов и интегрирования произведений.

При измерении цвета излучения, отражённого (или пропускаемого) предметом, учитывается ещё ф-ция спектрального отражения (или пропускания) В этом случае измеряемые координаты цвета определяются след, выражениями:

Анализ измеряемого излучения и вычисления координат цвета в фотоэлектрич. К. выполняются автоматически с помощью трёх селективных фотоприёмников, ф-ции спектральной чувствительности к-рых при помощи корригирующих светофильтров подбираются совпадающими с ф-циями сложения осн. цветов. Каждый из фотоприёмников преобразует излучение своей спектральной области в электрич. ток, выполняя при этом действие перемножения спектральных ф-ций и интегрирования произведений. В результате этого обеспечивается пропорциональность выходных электрич. сигналов координатам измеряемого цвета X, Y, Z. Прибор оценивает результирующее излучение от предмета, учитывая как его избирательное отражение (или пропускание), так и освещённость предмета. Один из каналов прибора, спектральная чувствительность к-ро-го совпадает с ф-цией , может служить яркомером. В фотоэлектрич. К. обычно имеются электронно-вычислит. устройства, позволяющие пересчитывать координаты цветности из системы XYZ в координаты др. колориметрич. систем, напр. (МКО, 1976), и выполнять сравнение измеряемого цвета с цветом эталона или др. образца, представляя результаты в виде цветовых различий или и т. п. Приборы, производящие операцию сравнения близких друг к другу цветов, наз. компараторами цвета.

Фотоэлектрич. К. позволяют определять цвет и при импульсном освещении, выполнять поэлементный цветовой анализ образцов и производить автоматич. распознавание цвета сложных объектов. Точность измерения цветности ( х, у )достигает до 0,001, а точность определения цветовых различий порядка 0,5. Наиб. точные измерения цвета осуществляются с п е к т-р о к о л о р и м е т р а м и, в к-рых измеряемое излучение разлагается с помощью дисперсионных призм или дифракционных решёток в спектр, "считываемый" фотоэлектрич. приёмником. Сигналы приёмника непрерывно (или через равные малые интервалы длин волн) умножаются на ф-ции сложения и "интегрируются в пределах длин волн видимого спектра. Результаты интегрирования представляют собой координаты измеряемого излучения.

К. применяются в разл. областях для контроля цвета (а отсюда и качества) разл. материалов и продуктов, для контроля цвета источников света, светофильтров, телевизионных и киноизображений, поли-графич. и текстильной продукции и т. п.

По изменению цвета нагреваемого тела можно судить о его темп-ре, что используется в цветовых пирометрах.

В химии для измерения концентрации веществ в растворах применяются К., использующие свойство окрашенных растворов поглощать проходящий через них свет тем сильнее, чем выше концентрация окрашивающего вещества. Все измерения концентрации производятся в монохроматич. свете того участка спектра, к-рый наиб. сильно поглощается данным веществом и слабо - компонентами раствора. В К., применяемых для такого рода исследований, используются наборы узкополосных (монохроматич.) светофильтров.

Лит.: Петренко А. И., Фесечко В. А., Методы и устройства распознавания цвета объектов, М., 1972; Кривошеев М. И., Кустарев А. К., Световые измерения в телевидении, М., 1973; Шашлов Б. А., Цвет и цветовоспроизведение, М., 1986. Н. А. Валюс.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1988.