1 实验一色度仪的认识与校正

实验一色度仪的认识与校正

1.实验目的

通过实验，加深对色度测量原理的理解，了解色度仪的结构，掌握色度仪校正及测量色度的方法。

2.实验内容

（1）了解色度仪的结构组成

（2）学习色度仪的使用方法

（3）用汞灯校正色度仪

3.实验器件

序号器件名称数量备注

1 色度仪1WGS-9 型

2 电脑1配色度仪操作软件

3 汞灯1校正用

4.实验原理

4.1色度仪的硬件组成

WGS-9 型色度仪如图1所示，由光栅光谱仪、电控箱及计算机（操作软件）等部分组成。其中光栅光谱仪如图2所示，包含光栅单色仪、狭缝，样品池，积分球，接收单元，光栅驱动系统以及光学系统等。

光栅光谱仪电控箱计算机

图1WGS-9 型色度仪的结构示意图

图2光栅光谱仪的结构图

溴钨灯光栅单色仪

样品室

接收器

积分球入缝

出缝2 出缝1

反射样品压板

光谱仪的光学系统如图3所示。光源发出的光被会聚到入射缝S1，S1正好在凹面镜M2的焦点上，因此由S1入射的光经凹面镜M2反射后成平行光，照射到光栅G 上，衍射后成为光谱分离的平行光束，经凹面镜M3会聚在S2上或S3上（通过转向镜调节）。

图3 光栅光谱仪的光路图

M1 反射镜、M2 准光镜、M3 物镜、G 平面衍射光栅、Z 转向镜 S1 入射狭缝、S2 光电倍增管接收、S3 观察口、S 样品室

4.2色度仪的软件操作

色度仪软件操作界面如图4所示，主要由菜单栏、工具栏、工作区、状态栏、参数设置区以及寄存器信息提示区等部分组成。

具体操作时，在参数设置区内主要设置以下各项： ［工作模式］：

① 发光体：测量光源的光谱功率分布。

② 透过基线：测量透过率时先测透过基线，实际上基线为光源光谱功率分布。 ③ 透过率：测量样品透过率，软件自动与透过基线相比，得到归一化后的透过率分布。 ④ 反射基线：测量反射率时先测透过基线，实际上基线为光源光谱功率分布。 ⑤ 反射率：测量样品反射率，软件自动与反射基线相比，得到归一化后的反射率分布。 ［采集间隔］：相邻两个数据点之间的波长间隔（如20.0nm, 10.0nm, 5.0nm 、1.0nm 、0.5nm 、0.1nm ）

。在色度测量及连续光源光谱功率分布测量中，其间隔常用1.0nm ，在测量线光谱时，可根据实际情况选择0.1nm 或0.5nm 。

［起始波长］和［起始波长］：根据测量要求，设置光谱扫描范围。本仪器最大测量范围为400nm-700nm 。

菜单栏

工具栏

参数设置区

工作区

图4色度仪软件操作界面

4.3色度仪的校正

色度仪的校正也即光谱仪的校正。刚出厂的光谱仪（或色度仪）一般都已经过校正，但仪器长期不用或经过搬动后，需要进行重新校正，使仪器的光谱测量值与真实值对应。

校正的方法是用光谱仪（色度仪）测量已知波长的线光谱（已知波长的线光谱可由汞灯、钠灯等线光谱光源提供），若光谱波长的测量值与真实值不符，则通过软件中“波长校正”功能进行校正，直至光谱测量值与真实值相符。

光谱仪校正原理如图5所示。

光栅光谱仪

电控箱

计算机

图5光谱仪校正原理图

汞灯

5.实验步骤

（1）了解色度仪的结构组成及使用方法

①认识色度仪的各个组成部分（如光栅光谱仪，电控箱，光栅光谱仪的单色仪、溴

钨灯光源、光电倍增管、样品室、积分球、入射出射缝、出射缝1和2的选择开

关等），了解相互间的电连接。

②学习色度仪各个组成部分上的调节旋钮和开关的作用和调节方法。特别是入射出

射缝的调节与读数，出射缝1和2的选择等。

③学习色度仪操作软件中测试参数的设置方法及扫描工作的使用方法

（2）色度仪操作软件的使用及试运行

学习色度仪操作软件中测试参数的设置方法及扫描操作的具体方法。

①开启溴钨灯电源，使发光；开启色度仪控制箱电源；开启电脑电源。

②电脑启动完成后，双击桌面上色度仪软件图标，开启软件操作界面，如图4所示。

③在软件操作界面进行参数设置，【工作模式】：发光体；【采集间隔】：1.0nm；【起

始波长】：400nm；【终止波长】：700nm。其它可以默认。

④适当调节单色仪入射、出射狭缝大小和负高压。

⑤点击工作档上，开始波长检索。

⑥波长检索完成后，出现对话框，确认当前在出缝1上，确定后开始光谱扫描，软

件自动记录数据并绘制曲线。

⑦若绘制曲线峰值偏低（小于最大值的一半）或偏高（大于最大值，出现“平顶”），

则重新调整单色仪入射、出射狭缝的大小及负高压，重复步骤⑤－⑦，至所得曲

线较好（峰值在最大值的23左右）。

（3）用汞灯校正色度仪

测量原理如图5所示。

①卸下溴钨灯，点亮汞灯并置于单色仪的入射缝前，使汞灯发出的光入射到单色仪。

开启色度仪控制箱电源；开启电脑电源。

②电脑启动完成后，双击桌面上色度仪软件图标，开启软件操作界面，如图4所示。

③在软件操作界面进行参数设置，【工作模式】：发光体；【采集间隔】：0.1nm；【起

始波长】：400nm；【终止波长】：700nm。其它可以默认。

④适当调节单色仪入射、出射狭缝大小和负高压。

⑤点击工作档上，开始波长检索。

⑥波长检索完成后，出现对话框，确认当前在出缝1上，确定后开始光谱扫描，软

件自动记录数据并绘制光谱曲线。汞灯的光谱图如图6所示。

⑦点取软件中“读取数据”－“读取谱线数据”或“读取任意点数据”，在绘制光谱