Геометрия измерения

Воспринимаемый наблюдателем цвет, равно как и результаты инструментальных колориметрических измерений, в значительной мере зависят от способа освещения окрашенного объекта и от углов освещения и наблюдения. Различают два способа: направленным светом и диффузное освещение. В первом случае световой поток падает на окрашенный объект под строго определенным углом, во втором - рассеянный свет равномерно освещает объект.

Для определения колориметрических свойств лакокрасочных покрытий используют три характеристики:

- Спектральный коэффициент яркости b (l) - отношение яркости освещаемой поверхности к яркости совершенного отражающего рассеивателя, находящегося в тех же условиях освещения.

- Спектральный коэффициент отражения с исключением зеркальной составляющей r (d) (l).

Спектральный апертурный коэффициент отражения – β:

если ω → 0, это спектральный коэффициент яркости;

если ω → 2π, это спектральный коэффициент отражения ρ(λ).

100 ρ(λ) = R(λ)

Международная комиссия по освещению (Commission Internationale de l’Eclairage, CIE) рекомендовала следующие геометрии освещения и наблюдения (таблица 8) [5]:

Таблица 8 - Спектральные характеристики отражения для колориметрии лакокрасочных покрытий и геометрия измерения

Спектральная радиометрическая характеристика	Обозначение	Геометрия измерения
Освещение	Наблюдение	Обозначение
Коэффициент яркости	β45/0(λ)	Направленное 45° ± 5°	Направленное 0° ± 10°1)	45/0
β0/45(λ)	Направленное 0° ± 10°1)	Направленное 45° ± 5°	0/45
β d /8(λ)	Диффузное (интегрирующая сфера)	Направленное 8° ± 2°2)	d/8
β(d) d /8(λ)	Диффузное (интегрирующая сфера с ловушкой зеркальной составляющей)	Направленное 8° ± 2°2)	d/8
Спектральный коэффициент отражения с включением зеркальной составляющей	ρ 8 /d (λ)	Направленное 8° ± 2°	Диффузное (интегрирующая сфера)	8/d
Спектральный коэффициент отражения с исключением зеркальной составляющей	ρ (d) 8/ d (λ)	Направленное 8° ± 2°2)	Диффузное (интегрирующая сфера с ловушкой зеркальной составляющей)	8/d
1) Должна учитываться возможность взаимоотражения между высокоглянцевым образцом и оптикой осветителя. 2) Угол освещения или наблюдения с небольшим определенным отклонением от нуля исключает взаимоотражение между образцом и оптической системой для наблюдения при измерении высокоглянцевых образцов.

П р и м е ч а н и я

- 45/0: образец освещается одним или несколькими пучками, оси которых составляют угол 45°±5° относительно нормали к поверхности образца. Угол между направлением наблюдения и нормалью к образцу не должен превышать 10°.

Рисунок 23 - Геометрия 45/0

- 0/45: образец освещается пучком, ось которого составляет с нормалью к образёцу угол не более 10°. Образец наблюдается под углом 45°±5° относительно нормали. Угол между осью освещающего пучка и любым его лучом не должен превышать 5°. Те же ограничения должны быть соблюдены и для наблюдаемого пучка.

Рисунок 24 - Геометрия 0/45

8/d: образец освещается пучком, ось которого составляет с нормалью к образцу угол не более 10°. Отраженный поток собирается с помощью интегрирующей сферы. Угол между осью освещающего пучками любым его лучом не должен превышать 5°. Интегрирующая сфера может иметь любой диаметр при условии, что суммарная площадь отверстий не превышает 10 % внутренней отражающей поверхности сферы.

Рисунок 25 - Геометрия 8/d

d/8: образец освещается диффузно с помощью интегрирующей сферы. Угол между нормалью к образцу и осью пучка наблюдения не должен превышать 10°. Интегрирующая сфера может иметь любой диаметр при условии, что суммарная площадь отверстий не превышает 10 % внутренней отражающей поверхности сферы. Угол между осью наблюдаемого пучка и любым его лучом не должен превышать 5°.

Рисунок 26 - Геометрия d/8

Зеркально отраженный свет может быть частично уменьшен при помощи ловушки зеркальной составляющей. Результаты измерений зависят от размера, положения и устройства ловушки.

Отношение спектральных отражений высокоглянцевой отполированной черной поверхности, измеренных с ловушкой и без нее, должно удовлетворять следующим условиям:

для любой длины волны

Чтобы оценить блеск, определяемый долей зеркальной составляющей, образец следует рассматривать под углом, равным углу падения света.

Блеск измеряют при помощи приборов-блескомеров фотоэлектрическим методом, направляя на тестовую поверхность световой пучок постоянной силы под определенным углом и затем контролируя количество (интенсивность) отраженного света. Показатель блеска представляют как значение отражения поверхности по отношению к черному стеклянному стандарту.

Для высокоглянцевых покрытий могут быть получены сравнимые величины координат цвета при измерении с помощью интегрирующей сферы без ловушки зеркальной составляющей и с учетом поверхностного отражения.

Для спектральной характеристики ЛКП с текстурированной поверхностью (например, структурированные покрытия) используют условия измерения 8/d или d/8 (без ловушки зеркальной составляющей для той и другой геометрии измерения).

Для матовых образцов и образцов с низким блеском условия измерения 8/d или d/8 (без ловушки блеска для обоих). Выборочно можно использовать условия измерения 45/0 или 0/45, если образец поворачивают во время измерения, или условия измерения 45/0 в случае, если освещение тороидальное или под двумя пучками света под углом 90⁰ друг к другу.

Таким образом, направление отраженного света играет большую роль в восприятии внешнего вида покрытия. Если он концентрируется в пределах узкого угла, равного углу падения, поверхность будет восприниматься блестящей, то есть имеет место высокое зеркальное отражение. С другой стороны, если он отражается во всех направлениях, независимо от угла, у него будет высокое диффузное отражение, и его поверхность будет восприниматься матовой.