26130-1 (Термоиндикаторы), страница 4

^{Ситуация несколько упростилась, когда было научно доказано, что человеческий глаз реагирует на три основных цвета, а остальные цвета воспринимаются как синтетически [37],[38].}

^{Рецепторы имеют типы чувствительности в красной, зеленой и синей области. Кроме того, имеются рецепторы, реагирующие на свет независимо от спектра – ахроматические.}

^{Реальная картина составляется из суммы сигналов, посылаемых этими аффектами.}

^{Таким образом, цвет может быть представлен при помощи трех составляющих. Яркость цвета оказалась пропорциональной абсолютному значению суммарной яркости трех источников, участвующих в синтезе данного цвет [39].}

^{Насыщенность цвета предполагалось выразить через отношение яркости цвета к яркости источника белого света, свет которого добавляется к синтезируемому цвету, это заставляло вводить дополнительно к трем эталонным цветам еще один – белый(черный) [40]. В некоторых исследованиях насыщенность цвета выражается через полуширину пика на спектрограмме, но в случае исследования цвета, составленного из двух и более двух этот метод оказывается непригодным или осложняется необходимостью синтеза эквивалентного цвета, что само по себе составляет большую проблему [41]. Учитывая, что сумма трех основных цветов, взятых в определенном соотношении, зрительно воспринимается как белый, то насыщенность оказывается функцией тех же трех переменных, т.е. интенсивности основных цветов и выражается величиной отклонения координат цвета от главной (ахроматической) диагонали [34].}

^{Такая система полностью описывает все возможные цвета, причем главная диагональ, описываемая уравнением (y = x, z = x) является прямой, на которой расположена гамма серых цветов.}

^{Общим и серьезным недостатком всех цветовых систем, основанных на математическом анализе составляющих, является то, что они не могут быть приведены к видимым, “кажущимся” значениям, так как все характеристики глаза как фотоприемники являются сложными нелинейными функциями многих переменных.}

^{Это не мешает точному определению цветов, но делает невозможным аналитическое определение всех величин , связанных с восприятием цвета человеческим глазом, это требуется для определения количества необходимым для составления атласов и каталогов цвета, допустимого отклонения цвета изделия от исходного, контроля качества воспроизведения цвета и др. В настоящее время принятые пороги различимости сильно занижены, что при использовании инструментальных методов контроля цвета усложняет задачу цветопроизведения.}

^{В1931 году Международным Осветительным комететом (МОК) была принята цветовая система координат RGB, где в качестве осей координат была принята триада цветов:}

^{красный =700 нМ}

^{Р=243 Вт,}

^{зеленый =546,1 нМ}

^Р=4,66Вт,

^{синий =435,8 нМ}

^{Р=3,38 Вт .}

^{На этой сессии МОК была принята и другая система, в которой в качестве основных были использованы нереальные цвета , более насыщенные, чем реальные. Cистема не позволяет синтезировать цвета непосредственно в этих координатах, но значительно облегчает операции с цветовыми координатами. Система получила название XYZ, где}

^{X=0,4185R-0,0912G+0,0009 В}

^{Y=-0?1588+0,2524G-0,0025 В}

^{Z=-0,0829R+0,0157G-0,1786 В}

^{Существуют также приведенные координаты, которые позволяют ограничить цветовое пространство со стороны максимума:}

^X=X/X+Y+Z

^Y=Y/X+Y+Z

^Z=Z/X+Y+Z

^{Поскольку, как было сказано выше, основные цвета XYZ являются нереальными, то в кубическом цветовом пространстве лишь часть объема занимают реальные цвета.}

^{С целью различия в численных выражениях порога различимости для различных точек цветового пространства в 1960 г. была принята система UVW, являющаяся линейным геометрическим преобразованием XYZ. В этой системе элипсы порогов различимости меньше отличались друг от друга. Преобразование, дающее еще большее сближение границ величин порогов различимости найдено не было, система была названа равноконтрастной.}

^{Формулы преобразования имеют следующий вид:}

^{U=4X/-2X+12Y+3}

^{V=6Y/-2X+12Y+3}

^{На самом деле преобразование не дает ни постоянной величины порога различимости, ни возможности его расчета.}

^{В 1964 году, основываясь на предложениях Вышецкого, МКО предварительно рекомендовал расширить цветовой график МКО 1960 года до трехмерного пространства. Рекомендуемое цветовое пространство именуется равноконтрастным цветовым пространством(U*, V*, W*) МКО 1964 года. Координаты U*, V*, W* связаны с координатами цвета U, V, Wследующим соотношением:}

^{U*=13W*(U-U0)}

^{V*=13W*(V-V0)}

^{W*=25Y1/3-17 (1Y100).}

^{U*, V* являются координатами равноконтрастного цветового графика МКО 1960 года., а W*- показатель светлоты. Координаты U0, V0,W0 определяют белый цвет.}

^{Нелинейное преобразование системы XYZ, хотя и может преобразовать элипсы в почти правильные окружности равного диаметра, но сильно искажает цветовое пространство.}

^{2.4.1.Аппаратура.}

^{По принципу работы колориметры делятся на трехлучевые и спектральные. Первые основаны на разложении луча света светофильтрами на три луча, по длине волны близким к цветам триады RGB и сравнении интенсивности прошедших лучей с эталоном.}

^{Колориметры этого типа имеют меньшую точность, но позволяют быстрее получать результаты.}

^{Cпектральные колориметры основаны на получении спектра изучаемого луча и его математической обработке. Они имеют более высокую точность и надежность. Исследуемый луч света в них монохроматизируется и направляется в фотоприемник, который последовательно снимает весь спектр.}

^{Есть модификация этого метода, когда монохроматором служит кювета с исследуемым раствором. Этот способ сильно упрощает технику, но его точность меньше, так как он не позволяет одновременно с измерением делать поправки на прозрачность кюветы и измерения спектра источника, так как в приборе не может быть кюветы сравнения.}

^{Фотоприемниками во всех случаях служат либо фотодиоды, либо фотоэлектронные умножители. В некоторых схемах применяют фоторезисторы. Фотодиоды имеют меньшие габариты, более надежны, не требуют стабилизации высоковольтного питания (как ФЭУ), но имеют меньшую чувствительность [35].}

^{В последнее время широкое распространение в зарубежных колориметрах получили блоки фотодиодов для снятия спектров высокой плотностью монтажа (до 100 на 1мм). Такая конструкция упрощает схему прибора, ускоряет измерения, но технология изготовления таких приборов сложна и дорога.}

^{Фотоэлектронные умножители имеют большую чувствительность, а следовательно, дают большую точность, имеют много модификаций и могут быть использованы почти в любом приборе где требуется измерение светового потока. Из-за широкого спектра характеристик они получили широкое применение в оптике, в том числе в колориметрии [35].}

^{В качестве монохроматизирующих элементов в спектральных колориметрах применяются: призмы, дифракционные решетки, наборы светофильтров. Наборы светофильтров позволяют упростить конструкцию прибора, дают довольно высокую воспроизводимость результатов, но имеют большую систематическую погрешность, особенно в случае резких изломов и острых пиков в линии спектра. Дифракционные решетки лишены этого недостатка, но качество их изготовления бывает ниже требуемого из-за высокой сложности технологического процесса их изготовления и высоких требований, предъявляемых к монохроматору. Призмы дают четкое разделение луча на спектральные составляющие, дешевы, но могут использоваться только в тех случаях, когда не имеют решающего значения дисперсия коэффициента преломления, достигающая 0,8% для оптических стекол [42]. Недавно появились голографические монохроматоры, но для массового использования порекомендовать их пока нельзя [35].}

^{В отличие от сравнительно простого устройства снимающей части колориметра, работающего с прозрачными веществами, снимающая часть колориметра, работающего с отраженным светом, должна удовлетворять большему числу требований.}

^{МКО принял за стандартные четыре способа колориметрических измерений отражающих образцов.}

1. ^{45/0 угол между освещающим пучком или пучками составляет 450 к нормали. Рассеяние пучка не должно превышать 100. Наблюдение ведется по нормали к образцу с отклонением 100(рис.2.1)}

2. ^{0/45 образец освещается под углом не более100 к нормали, а наблюдается под углом 4550(рис.2.1.)}

3. ^{Дифф/0 образец помещается в интегрирующую сферу, которая дает диффузионное освещение. Наблюдается под углом 100(рис.2.1.)}

4. ^{0/Дифф образец освещается под углом 100, отраженный поток собирается в интегрирующей сфере(рис.2.1.)}

^{Площадь отверстий в сфере не должна превышать 10% от площади сферы.}

^{Цветовые характеристики измеряются относительно условного белого диффузного отражающего эталона, в качестве которого используются таблетки прессованного порошка оксида магния ( МgO ) или сульфата бария ( ВаSO4 ).}

^{В настоящее время широко используются микропроцессоры, стыкуемые через аналого-цифровой преобразователь к выводам фотоприемников, что позволяет получать результаты измерений в удобной цифровой форме, одновременно в разных координатах, получать значения цветовой разности [43].}

^{Многие фирмы выпускают колориметры не только стационарные, но и переносные, имеются портативные модели, а также с выносной снимающей часть [35].}

^{Размеры образца составляют обычно несколько сантиметров, это обусловлено тем, что к интегрирующей сфере предъявляется требование, чтобы площадь отверстий в ней не превышала 10% общей площади [39]. Значительную часть этих 10% отнимают отверстия осветителя и светоприемника, и размер сферы обычно обусловлен именно этими размерами. Если в этих условиях сильно уменьшить размеры образца, то резко упадет точность (нужно помнить, что площадь образца пропорциональна квадрату его линейных размеров ). Интегрирующие сферы, рассчитанные на малые размеры образцов, требуют сложной и совершенной оптики для объективов осветителя и фотоприемника, что усложняет прибор и поднимает его стоимость. Во всяком случае, созданные западными фирмами приборы, работающие с полем зрения в доли миллиметра пока еще стоят дорого.}

^{2.4.2.Расчет.}

^{МКО в 1931 году определил стандартного колориметрического наблюдателя как совокупность трех функций X(), Y(), Z(), которые близки к чувствительности трех видов хроматических рецепторов человеческого глаза.}

^{Таким образом, цвет каждого монохроматического источника может быть определен в координатах X,Y,Z. Если спектр измерен в n точках, каждая из которых монохроматична, то координаты цвета}

ⁿ

^X=(i)X(i)

ⁱ⁼¹

ⁿ

^Y=(i)Y(i)