物体颜色的定量度量是涉及观察者的视觉生理、照明条件、观察条件等许多因素的复杂问题，为了能够得到***致的度量效果，***际照明委员会(简称 CIE) 基于每***种颜色都能用三个选定的原色按适当比例混合而成的基本事实，规定了***套标准色度系统，称为 CIE 标准色度系统，构成了近代色度学的基本。颜色测量是海洋光学光谱仪的***个重要应用，可以得到表征样品颜色的相关参数，主要包括反射颜色测量和辐射颜色测量两种方式。反射颜色测量的对象为不发光的物体，而辐射颜色测量的对象为自主发光的物体，例如光源。以下将对辐射颜色测量的典型配置、校准光源、主要配件及硬件操作步骤进行介绍（反射颜色测量的相关内容将单独介绍）。1) 裸光纤绝对辐射测量的典型系统配置包括谱仪操作软件、光谱仪、辐射校准准光源、待测光源（如 LED 光源）、光纤。
图 1 裸光纤绝对辐射：颜色测量系统配置图
2) FOIS积分球绝对辐射测量的典型系统配置包括光谱仪操作软件、光谱仪、辐射校准标准光源、待测光源（如 LED 光源）、FOIS积分球、光纤。
图 2 FOIS 积分球绝对辐射：颜色测量系统配置图
3) CC-3余弦校正器绝对辐射测量的典型系统配置包括光谱仪操作软件、光谱仪、辐射校准标准光源、待测光源（如 LED 光源）、CC-3余弦校正器、光纤。
图 3 CC-3 余弦校正器绝对辐射：颜色测量系统配置图
表1 典型系统配置▼
| | |
光谱仪
| USB系列，HR系列, QE65000, Maya2000 Pro | |
| |
| HL-2000-CAL, HL-3-CAL 等系列光源 |
采样部件
| | |
余弦校正器
| CC-3 或 CC-3-UV |
| QP400-2-VIS-NIR，QP600-2-VIS-NIR |
【HL-3-INT-CAL 校准光源介绍】
HL-3-INT-CAL 和 HL-3plus-INT-CAL 型可与积分球直接连接和校准，***小端口直径为6mm（INT 型）。INT-CAL 型配置了***个与光源直连的漫射器，用于与积分球***起使用。使用时，只需把光源放置在积分球的入口孔处，漫射器紧贴积分球。HL-3系列光源在900nm时不确定性低至10%，可在350-1050nm内校准，并且可选择将校准范围扩展至 2400nm。校准源灯泡寿命为50小时，超时后携带校准数据失效，之后需要进行再校准才能作为校准源使用，海洋光学可以提供校准服务。
图 4 HL-3-INT-CAL 光源实物图
【HL-3-CAL 和 HL-3plus-CAL 校准光源介绍】HL-3 和 HL-3plus系列可见及近红外光源（350-2400nm），可用于光谱仪系统的绝对光谱响应校准。HL-3-CAL系列能够提供350-1100nm 波段的校准光源，在900nm处的校准不确定性低于10%。而HL-3plus-CAL系列在900nm处的校准不确定性为3%，是业内***的辐射校准光源，您还可以选择***个拓展产品使校准波段拓宽至2400nm。这款光源的前端配置了***个可用脉冲或手动控制的积分挡板，可以提供很好的暗室测量准确性。表 2 HL-3-CAL 系列
| HL-3-CAL HL-3-INT-CAL | HL-3-CAL-EXT HL-3-INT-CAL-EXT |
光源
| 卤钨灯 | 卤钨灯 |
工作波长
| 350-2400nm | 350-2400nm |
灯泡额定功率 | 5W
| 5W
|
预热时间 | 15分钟
| 15分钟
|
标准寿命
| 50小时
| 50小时
|
校准用途
| 绝对辐照度
| 绝对辐照度
|
对***项标准偏差的校准不确定性，400-1600nm(k=1) | 10%( HL-3-CAL) | 10%( HL-3-CAL-EXT) |
15%(HL-3-INT-CAL) | 15%( HL-3-INT-CAL-EXT) |
稳定性（电流）
| 0.5% 峰值到峰值 | 0.5% 峰值到峰值 |
漂移(电压) | <0.3% 每小时 | <0.3% 每小时 |
积分挡板 | 没有
| 没有
|
连接件
| CC-3(HL-3-CAL) | CC-3(HL-3-CAL-EXT) |
积分球(HL-3-INT-CAL) | 积分球
(HL-3-INT-CAL-EXT) |
工作温度
| 5-35℃ | 5-35℃ |
工作湿度
| 5-95%，在 40℃处未冷凝 | 5-95%，在 40℃处未冷凝 |
电源要求
| 85-264V，50/60Hz | 85-264V，50/60Hz |
功耗
| 1.2A@12V 直流电源 | 1.2A@12V 直流电源 |
外形尺寸
| 14x6x6cm | 14x6x6cm |
重量
| 0.5kg | 0.5kg |
安全规范
| CE;ROHS,WEEE | CE;ROHS,WEEE |
表 3 HL-3plus-CAL 系列
| HL-3plus-CAL HL-3plus-INT-CAL | HL-3plus-CAL-EXT HL-3plus-INT-CAL-EXT |
光源
| 卤钨灯 | 卤钨灯 |
工作波长
| 350-2400nm | 350-2400nm |
灯泡额定功率 | 5W
| 5W
|
预热时间 | 15分钟
| 15分钟
|
标准使用寿命
| 50小时
| 50小时
|
校准用于
| 绝对辐照度（uw/nm/cm2）
| 绝对辐照度（uw/nm/cm2）
|
***小不确定性 | 3%( HL-3plus-CAL) | 3%( HL-3plus-CAL-EXT) |
7%( HL-3plus-INT-CAL) | 7%( HL-3plus-INT-CAL-EXT) |
稳定性（电流）
| 0.5% 波峰至波峰 | 0.5% 波峰至波峰 |
漂移(电压) | <0.3% 每小时 | <0.3% 每小时 |
积分挡板 | 有
| 有
|
连接件
| SMA 905;CC-3(HL-3plus-CAL) | SMA 905;CC-3( HL-3plus-INT-CAL-EXT) |
积分球(HL-3plus-INT-CAL) | 积分球(HL-3plus-INT-CAL-EXT) |
工作温度
| 5-35℃ | 5-35℃ |
工作湿度
| 5-95%，在 40℃处未冷凝 | 5-95%，在 40℃处未冷凝 |
电源要求
| 85-264V，50/60Hz | 85-264V，50/60Hz |
功耗
| 1.2A@12VDC | 1.2A@12VDC |
外形尺寸
| 14x6x6cm | 14x6x6cm |
重量
| 0.5kg | 0.5kg |
安全规范
| CE;ROHS,WEEE | CE;ROHS,WEEE |
图 5 HL-3plus-CAL 光源
HL-2000-CAL系列辐射校准光源，可以在350-2200nm区域进行绝对辐照度校准。HL2000-CAL系列可被用于校准裸光纤或者带余弦校正器的光纤头。产品详情:
图 6 HL-2000-CAL 光源实物图
【FOIS-1 积分球介绍】
FOIS-1积分球收集来自发射源（如LED和激光）的光，用于测量 360°视场内的光场。 该 FOIS-1 积分球内径1.5英寸，其涂层中是***层薄的特氟龙材料，这是***种高漫射材料，响应范围为250-2500nm。使用时注意：
1. 将光源放置于积分球入光口内，或使用光纤连接光源后，将光纤的***头插入入光口。
2. FOIS-1 积分球装配支架连接口，实验时可以连接支架，调整积分球的位置。
图 7 FOIS-1 积分球
表 4 FOIS-1 积分球规格
工程规格 | FOIS-1 |
尺寸
| 56.8 mm x 62.4 mm x 38.1 mm (LWH) |
重量 | 240g |
光谱范围 | 250-2500 nm |
样品口直径 | 9.5 mm |
积分球涂层
| 特氟龙 |
顶盖安装
| （2 个）8-32 螺纹孔（产品不含五金 件），（1 个）?-20 螺纹孔位于中心 （产 品包含螺丝/适配器） |
侧面安装
| （1 个）SMA 905 连接器，用于耦合光纤 到光谱仪，（1 个）柱式安装螺纹孔 |
海洋光学的余弦校正器可与光纤和光谱仪连接，用于相对光谱强度和绝对光谱强度测量、发射光谱测量，以及对LED光源和激光光源进行分析。将CC-3和CC-3-UV装在光纤未端，余弦校正器和光纤就组成了***个辐射探头。该探头与海洋光学的光谱仪相连接用于测量探头表面光线的辐射照度。CC-3-DA可直接与 USB2000、HR4000或Flame光谱仪的 SMA 905接头连接，从而组成***个完整的无连接线的光谱仪系统，不需要使用光纤。余弦校正器的散射材料是***个乳白色的薄玻璃圆盘(350-1100 nm)或特氟龙 (200-1100 nm) ，位于不锈钢套管的末端。
图 8 CC-3 余弦校正器
表 5 CC-3 余弦校正器规格
| CC-3 | CC-3-UV-S | CC-3-UV-T | CC-3-DA |
光学漫射器
| 乳白玻璃 | 特氟龙 | 聚四氟乙烯 | 特氟龙 |
波长范围
| 350-1000 nm | 200-2500 nm | 200-2500 nm | 200-2500 nm |
尺寸（外径） | 6.35 mm | 6.35 mm | 6.35 mm | 12.7 mm |
漫射器（直径） | 3900 μm | 3900 μm | 3900 μm | 7140 μm |
视场角 | 180° | 180° | 180° | 180° |
可连接 | 光纤 | 光纤 | 光纤 | 光谱仪 |
漫反射器替换件 | 是 | 是 | 是 | 是的，有限制* |
*在光谱辐射校准的装置中，CC-3-DA 必须保持与光谱仪的连接，以维持校准。当卸下 CC-3-DA 以更换 漫射器时，需要对装置进行重新校准。
【裸光纤绝对辐射：颜色测量硬件操作】
搭建裸光纤绝对辐射测量系统，具体操作步骤如下：
1. 通过USB数据线连接光谱仪至PC端；
2. 将连接的光纤，***端插入校准光源，***端连接光谱仪，进行绝对辐射校准；
3. 用电源线连接光源和市电插座（注意选择带地线的***标电源线和市电插座）；
4. 完成校准后，用待测灯替换标准灯，进行颜色测量。
【FOIS 积分球绝对辐射：颜色测量硬件操作】
使用积分球的优点是可有效降低测量对光源辐射角度和偏振的敏感性，缺点是积分球对光的衰减比较大。搭建 FOIS 积分球绝对辐射校准系统，具体操作步骤如下：
1. 将光纤***端与光谱仪连接，另***端与FOIS-1积分球连接（如图 9 所示）；
2. 将校准光源HL-3-INT-CAL的漫射器***端出光口紧贴积分球的入光口。
3. 通过USB数据线连接光谱仪至PC端；
4. 用电源线连接光源和市电插座（注意选择带地线的***标电源线和市电插座）。
5. 完成校准后，用待测灯替换标准灯，进行绝对辐射的颜色测量。
图 9 FOIS 积分球绝对辐射校准硬件连接
【CC-3 余弦校正器绝对辐射：颜色测量硬件操作】
搭建 CC-3 余弦校正器绝对辐射测量系统，具体操作步骤如下：
1. 通过 USB 数据线连接光谱仪至PC端；
2. 将余弦校正器通过光纤与光谱仪连接，其中CC-3-DA可以直接与光谱仪相连 (如图 10，图 11 所示)；
3. 将连接余弦校正器的光纤，***端插入校准光源，***端连接光谱仪，进行绝对辐射校准；
4. 用电源线连接光源和市电插座（注意选择带地线的***标电源线和市电插座）；
5. 完成校准后，用待测灯替换标准灯，进行颜色测量。图 12 CC-3 余弦校正器绝对辐射校准硬件连接
注意：对待测灯进行光谱颜色测量时，测试条件与校准条件应保持***致，待测灯与标准灯相对于余弦校正器或积分球的放置距离应相同。
图 13 Flame 光谱仪接口说明
- 从欢迎界面或者点击图标
创建新的光谱应用，在光谱应用向导中点击颜色测量向导图标
；
2. 出现“颜色测量来源”窗口，请点击“新建绝对辐射测量”。3. 出现“选择校准源”窗口，可根据实际情况选下列选项：
3. 调整好硬件配置后，在软件中设置数据采集参数，包括积分时间(integration time)、平均次数(average)和滑动平均(boxcar)。用户可根据光源的强度，调节积分时间和平均次数等参数，勾选 “暗噪声校准”和“非线性校准”功能。注意参考光谱测量和样品测量时的参数设置应相同。设置完成，光谱将显示在右侧谱图界 面，点击“下***步”按钮。
各个参数详细含义请参考软件手册或help菜单。或者复制打开下面链接： http://www.oceanoptics.cn/spectroscopy_glossary注意：对光源进行绝对辐射颜色测量时，在软件中的参数设置必须与绝对辐射校准时的设置相同；硬件设备，如光谱仪、积分球（可选），余弦校正器（可选），光纤也需要保持***致。
5. 出现“保存背景光谱”窗口，点击图标
保存背景光谱，再点击“下***步”。
6. 出现“加载校准数据”窗口，点击左上角“浏览”，选择文件后点击“打开”， 即可加载绝对辐射校准文件。
7. 加载绝对辐射校准文件后，窗口左下角显示“标准文件已加载”。请根据您用于校准的收光设备，选择下列选项，点击“下***步”。
8. 出现“Color Setup”窗口，勾选所关注的参数，并点击“下***步”。以下为各参数的简单介绍：
- 观测者视场的选择。2°和10°视场角：在色度学的研究中，CIE 1931 标准色度观察者的数据适用于2°视场的中央视觉观察条件(视场在 1°~4°范围内)，主要是中央凹锥状细胞起作用。10°视场角是为了适应大视场颜色测量的需要。1964 年，CIE 规定了***组 10°视场的“CIE 1964 补充标准色度观察者数据”。现有研究表明，人眼用于小视场观察颜色时，辨别颜色差异的能力较低。当观察视场从2°增大至10°时，颜色匹配的精度随之提高。但视场再进***步增大，颜色匹配精度就难以再提高了。
- 发光体的选择。物体的颜色与照明光源有密切关系，同***物体在不同的光源照明下会得到不同结果，为了统***颜色的评价标准和进行色度计算，CIE 推荐了标准照明体—由相对光谱功率分布来定义。包括：标准照明体 A、C、D65、D55、D75。自然光下，请选择 D65 发光体。下图分别以 10°视场角时，发光体A与发光体C为例。
9. 光谱及参数结果如下图显示，其中视图窗口为绝对辐射图谱，图谱下方为颜色参数结果和色品图。点击“以表格形式查看结果”，即可查看全谱数据表，表中的数据可复制后粘贴到Excel 或txt。
![]()
