【輻射顏色測量】典型配置、硬件說明、軟件操作
01
典型配置
圖 1 裸光纖絕對輻射：顏色測量系統配置圖
2) FOIS積分球絕對輻射測量的典型系統配置包括光譜儀操作軟件、光譜儀、輻射校準標準光源、待測光源（如 LED 光源）、FOIS積分球、光纖。
圖 2 FOIS 積分球絕對輻射：顏色測量系統配置圖
圖 3 CC-3 余弦校正器絕對輻射：顏色測量系統配置圖
表1 典型系統配置▼
【HL-3-INT-CAL 校準光源介紹】
圖 4 HL-3-INT-CAL 光源實物圖
表 2 HL-3-CAL 系列
表 3 HL-3plus-CAL 系列
圖 5 HL-3plus-CAL 光源
產品詳情:
穩定的鹵鎢光源可提供***致的輸出，從而實現***可靠的數據。
EXT 型可對近紅外光提供達2200nm 的擴展校準范圍。
CAL-ISP型直接與積分球連接，用于采樣。
數字校準數據可載入海洋光學軟件，以獲得絕對強度數據。
圖 6 HL-2000-CAL 光源實物圖
【FOIS-1 積分球介紹】
使用時注意：
1. 將光源放置于積分球入光口內，或使用光纖連接光源后，將光纖的***頭插入入光口。
圖 7 FOIS-1 積分球
表 4 FOIS-1 積分球規格
圖 8 CC-3 余弦校正器
表 5 CC-3 余弦校正器規格
*在光譜輻射校準的裝置中，CC-3-DA 必須保持與光譜儀的連接，以維持校準。當卸下 CC-3-DA 以更換 漫射器時，需要對裝置進行重新校準。
02
硬件操作
【裸光纖絕對輻射：顏色測量硬件操作】
搭建裸光纖絕對輻射測量系統，具體操作步驟如下：
1. 通過USB數據線連接光譜儀至PC端；
2. 將連接的光纖，***端插入校準光源，***端連接光譜儀，進行絕對輻射校準；
3. 用電源線連接光源和市電插座（注意選擇帶地線的***標電源線和市電插座）；
4. 完成校準后，用待測燈替換標準燈，進行顏色測量。
【FOIS 積分球絕對輻射：顏色測量硬件操作】
使用積分球的優點是可有效降低測量對光源輻射角度和偏振的敏感性，缺點是積分球對光的衰減比較大。搭建 FOIS 積分球絕對輻射校準系統，具體操作步驟如下：
1. 將光纖***端與光譜儀連接，另***端與FOIS-1積分球連接（如圖 9 所示）；
2. 將校準光源HL-3-INT-CAL的漫射器***端出光口緊貼積分球的入光口。
3. 通過USB數據線連接光譜儀至PC端；
4. 用電源線連接光源和市電插座（注意選擇帶地線的***標電源線和市電插座）。
圖 9 FOIS 積分球絕對輻射校準硬件連接
【CC-3 余弦校正器絕對輻射：顏色測量硬件操作】
搭建 CC-3 余弦校正器絕對輻射測量系統，具體操作步驟如下：
1. 通過 USB 數據線連接光譜儀至PC端；
2. 將余弦校正器通過光纖與光譜儀連接，其中CC-3-DA可以直接與光譜儀相連 (如圖 10，圖 11 所示)；
3. 將連接余弦校正器的光纖，***端插入校準光源，***端連接光譜儀，進行絕對輻射校準；
4. 用電源線連接光源和市電插座（注意選擇帶地線的***標電源線和市電插座）；
圖 10 余弦校正器與光纖的連接
圖 11 余弦校正器與 Flame 光譜儀的連接
圖 12 CC-3 余弦校正器絕對輻射校準硬件連接
圖 13 Flame 光譜儀接口說明
03
軟件操作
從歡迎界面或者點擊圖標 創建新的光譜應用，在光譜應用向導中點擊顏色測量向導圖標
；
輻射顏色測量：需要進行（絕對或相對）輻射校正。請根據具體需求，在下列窗口選擇絕對輻射測量或相對輻射測量。本文以絕對輻射測量為例。
反射顏色測量：不需要輻射校正，但需要參考光譜。在相同的光學系統配置下，完成對參考樣品的測量，替換測試樣品時需保持同***測量位置。
3. 出現“選擇校準源”窗口，可根據實際情況選下列選項：
從文件獲取輻射校準數據：適用于已完成的絕對輻射校準數據保存在電腦磁盤的情況；
從光譜儀獲取輻射校準數據：適用于已完成的絕對輻射校準數據保存在光譜儀的情況；
新建校準：適用于在此之前未做絕對輻射校準的情況。
注意：進行絕對輻射校準操作，請參考文檔《積分球和余弦校正器絕對輻射校準-軟件操作說明》，創建絕對輻射校準文件。
3. 調整好硬件配置后，在軟件中設置數據采集參數，包括積分時間(integration time)、平均次數(average)和滑動平均(boxcar)。用戶可根據光源的強度，調節積分時間和平均次數等參數，勾選 “暗噪聲校準”和“非線性校準”功能。注意參考光譜測量和樣品測量時的參數設置應相同。設置完成，光譜將顯示在右側譜圖界 面，點擊“下***步”按鈕。
積分時間：積分時間是檢測器在將累積的電荷通過A/D轉換器加工之前，被允許收集光子的時間長度。***小積分時間是設備支持的***短積分時間，它取決于檢測器讀出所有像素信息的快慢，積分時間與數據傳輸速度是不同的概念。 平均次數：光譜被顯示到軟件里之前會采集多次，然后取平均。 滑動平均：平滑是***種可以應用于光譜的空間平均。該過程通過平均相鄰像素點的值來消除噪聲，因此它會以犧牲光學分辨率為代價來提高信噪比。空間平均在光譜相對平坦以及相近像元變化較小的情 況下使用是非常有效的，但由此產生是分辨率的損失會使得尖銳的光譜特征峰難以分辨。當應用空間平均時，信噪比會以像元平均的平方根為基數進行提高。請注意，在海洋光學軟件中，平滑寬度的值 是指所有像元以中間為基準靠左或靠右的像元和的平均數。平滑值是4實際上是將9個像元***起平均（4個靠左像元+1個中心像元+4個靠右像元），信噪比將以3為倍數增加。同樣的，平滑值是2（5個像元）將使信噪比以2.2為倍數增加，平滑值是0（1個像元），信噪比以1為倍數增加（因此光譜不改 變）。 暗噪聲校準：海洋光學的大部分光譜儀都有自帶的遮光像元。暗噪聲校準會用當前光譜讀數減去遮光像元的讀書，以排除溫飄等系統性影響。 非線性校準：光譜儀出廠前已完成。如無特殊需求，請默認勾選。
觸發模式：請參考海洋網站的相關文檔。如無特殊需求，可保持默認設置不變。
5. 出現“保存背景光譜”窗口，點擊圖標保存背景光譜，再點擊“下***步”。
6. 出現“加載校準數據”窗口，點擊左上角“瀏覽”，選擇文件后點擊“打開”， 即可加載絕對輻射校準文件。
使用積分球：適用于使用積分球完成絕對輻射校準的情況；
采集區域：適用于使用余弦校正器完成絕對輻射校準的情況，采集區域請填寫余弦校正器的漫射器面積；
光纖直徑：適用于使用裸光纖完成絕對輻射校準的情況，請填寫光纖直徑。
8. 出現“Color Setup”窗口，勾選所關注的參數，并點擊“下***步”。以下為各參數的簡單介紹：
CIE XYZ、CIE L*a*b*、CIE uv、CIE u'v'w'或 Hunter Lab 色彩空間。 相關色溫（CCT）：當某***種光源的色品與某***溫度下的黑體的色品***接近，或者說在均勻色品圖上的色差距離***小時黑體的溫度。 顯色指數（CRI）：光源顯色性的度量。以被測光源下與參考光源下物體顏色的相符程度表示。 白度和色彩：基于目視感知而判斷反射物體所能“顯白的程度”，術語上稱之為白度。與其他顏色***樣，白色也是三維空間的量，大多數色覺正常的觀察者可以將***定范圍內的光反射比、色飽和度和主波長不同的白色，按其白度的高低排成***維的白度序列，從而進行定量的評價。 主波長和純度：顏色的色品除用色品坐標表示外，CIE還推薦用主波長和純度來表示。***種顏色S的主波長，指***種單色光刺激的波長，這種單色光刺激按***定比例與***種規定的無彩色刺激相加混合，能匹配出顏色S。這種無彩色刺激在色 品圖上的位置稱為白點。色純度是指樣品的顏色同主波長光譜色接近的程度。色 純度有興奮純度和色度純度兩種表示法。 色品圖：***個單位顏色的色品只決定于三原色的刺激值各自在R+G+B總量中的 相對比例，即色品坐標，以色品坐標表示的平面圖稱為色品圖。
觀測者視場的選擇。2°和10°視場角：在色度學的研究中，CIE 1931 標準色度觀察者的數據適用于2°視場的中央視覺觀察條件(視場在 1°~4°范圍內)，主要是中央凹錐狀細胞起作用。10°視場角是為了適應大視場顏色測量的需要。1964 年，CIE 規定了***組 10°視場的“CIE 1964 補充標準色度觀察者數據”。現有研究表明，人眼用于小視場觀察顏色時，辨別顏色差異的能力較低。當觀察視場從2°增大至10°時，顏色匹配的精度隨之提高。但視場再進***步增大，顏色匹配精度就難以再提高了。 發光體的選擇。物體的顏色與照明光源有密切關系，同***物體在不同的光源照明下會得到不同結果，為了統***顏色的評價標準和進行色度計算，CIE 推薦了標準照明體—由相對光譜功率分布來定義。包括：標準照明體 A、C、D65、D55、D75。自然光下，請選擇 D65 發光體。下圖分別以 10°視場角時，發光體A與發光體C為例。
9. 光譜及參數結果如下圖顯示，其中視圖窗口為絕對輻射圖譜，圖譜下方為顏色參數結果和色品圖。點擊“以表格形式查看結果”，即可查看全譜數據表，表中的數據可復制后粘貼到Excel 或txt。
