密度计的使用与技术要点
发布时间：2024-03-30 点击：136
一、密度计应满足的技术条件
根据前述内容可知，密度计的测量结果眼下列特性有关：
①光源的辐射函数（相对辐射分布）s（λ）；
②传感器的相对光谱灵敏度s（λ）r；
③滤光片的光谱透射率τ（λ）；
④测量的几何条件和测量块的大小；
⑤读数的精确性和显示的线性；
⑥被测样本的光谱反射参数；
⑦定标板的光谱反射参数。
看来，影响因素是比较多的，不同密度计之间出现差异是难免的，为了使密度计能够得到相对可比较的结果，应该使它满足以下条件（参考图1－7）：
（图1－7）
1－光源 2－透镜组 3－偏振滤光片 4－彩色滤光片 5－被测样本
6－透镜组 7－偏振滤光片 8－传感器 9－电子线路 10－显示器
1.测量的几何条件。色密度测量采用45°/0°的测量几何条件（即光束与被测平面之间的关系是以45°角投射，在垂直于被测面的45°方向观察），或用0°/45°的几何条件（即垂直投射，45°观察）。这样的几何条件比其它方式优越，因为从印刷品第一表面反射的光，实际上不会从测量方向上射出，传感器接受不到这部分光，被测样本的第一表面反射越强，密度计的密度测量值越高。
测量表面带纹理的印刷品时，应采用45°/0°几何条件和环状照明，也可以采用0°/45°几何条件而把反射环加在接受侧（图1－8）。测量孔径角尽可能在±5°，不得大于±5°。
（图1－8）
2．照明样本的光源。投射光源的相对光谱分布应当符合标准光源a的要求，即2856±100k，配套的光学组件及红外吸收滤光片的光谱透射率应符合要求。
3．传感器。可以利用对380～720um范围内的光辐射具有足够灵敏度的光电传感元件作辐射接受器。在可见光谱的短波端，光源和光电传感元件的光谱灵敏度在400um以下都呈急剧下降的趋势。但在可见光谱的近红外部位（大于720um），硅传感元件表现出相当大的灵敏性（图1－9），必须用红外吸收滤光片排除。在使用特殊种类的滤光片时，若该滤光片本身已具有较好的红外抑制作用，则不需要附加红外抑制滤光片。为了检查在近红外部位的红外辐射是否已适当加以抑制，可先在定标板上调节好仪器，然后插上红外抑制滤光片，若测量值高于原测量范围到1．0密度单位，则说明所用传感器对近红外部位的辐射具有不可忽视的灵敏性。密度计采用的光电传感元件主要有：光电池。光电倍增管、半导体二极管等。光电二极管与光电倍增管相比体积大大缩小，电源电压也很低，所以光学系统可以设计得很小，成为目前最常用的传感器。
（图1－9）
4．测量滤光片。为了对印刷中所使用的标准黄、品红、青油墨本身的特性和其印刷呈色进行评价，测量滤光片应是与黄、品红、青油墨相对应的补色滤光片，即红、绿、蓝紫滤光片。三个滤光片的光谱通带应当与标准油墨黄、品红、青的主吸收带的范围接近。测量滤光片的最大通频位置按波长规定如下：
对于基本黄墨来说用蓝滤光片，λ＝430nm；
对于基本品红墨来说用绿滤光片，λ＝530um；
对于基本青墨来说用红滤光片，λ=620um；
通带最大值的位置误差为±5nm。
测量滤光片的光谱特性取决于通带范围（半峰值与全峰值宽度）。在色密度测量时，密度计光路上有效光谱灵敏度〔它等于传感器的相对光谱灵敏度s（λ）r和测量滤光片的透射率，（λ）的积〕与光源相对光谱分布函数s（λ）的积应该是符合标准的，其中光源的光谱辐射是标准的。根据目前的技术条件，光传感器的光谱灵敏度还达不到对各种密度测量都普遍有效，所以必须根据测量的需要确定滤光片的特性。根据滤光片的通带范围，色密度测量用的滤光片分宽带和窄带两类，前者多用于制版及印刷工艺中使用的密度计，后者多用在调节测量用的密度计中。这些滤光片均不能作分色制版用。
在对非彩色印刷品进行视觉色密度测量时，滤色片的作用与彩色滤光片的作用与彩色密度测量时相反，它的滤光要达到在整个可见光谱范围内与人眼的光谱亮度灵敏度v（λ）接近。滤光片是插在照明光路中还是插在测量光路中对于具有光泽的被测样本来说会导致测量结果的差异，这是照明光源的紫外线成分造成的，但紫外线成分一般是很少的，可以忽略不计。[next]
二、密度计常用滤光片的特性及应用
通过改变密度计测量光路上的滤光片可以改变密度计彩色响应的灵敏度。
在密度计的光路上可以不用滤光片，在这种情况下，在视觉光谱的蓝区，灵敏度比人眼睛的灵敏度要高，实际上眼睛的亮度函数或视觉响应是绿区（大约560nm）的灵敏度稍高。
采用视觉滤光片使密度计得以模拟人眼的视觉响应，即让滤光片的光谱透射率跟传感器的光谱相对灵敏度的共同效应等于人眼的光谱亮度灵敏度v（λ）。雷登106号滤光片就是一个视觉滤光片，其颜色稍黄。
为了检查密度计进行视觉密度测量的正确性，可以用密度计测量一个标准灰梯尺，灰梯尺上标有各梯级的正确密度值，以便与密度计的测量值比较。也可以在a光源下边用色度方法测量任意的非彩色样本的亮度参考值y，然后将y值除以100，求此商值倒数的对数值，此值应与密度计在该样本上测量的密度值近似。
采用红、绿、蓝光片测得的色密度与人眼没有相同的灵敏度，用它测得的色彩不像视觉看到的色彩，滤光片改变了通过镜片到达光电池的光谱成分，所以它只测量了部分视觉光谱，但借助于测量通过滤光片的光量可以求得印刷面上某种颜料的相对量。例如：一个蓝滤光片用于测量被黄墨吸收的蓝光量，一个绿滤光片用于测量被品红墨吸收的绿光量等，用这样的方法，密度计可以作为确保每一种彩色油墨在印刷过程中保持常量的控制工具。
通过滤光片的密度读数可以指示某种油墨的相对量，但不能指示某种油墨的色相，密度计不是色度计，但同时使用三个滤光片的读数，可以近似地指示色相。
滤光片的性质跟标准油墨的性质是相关联的，例如测量三原色油墨的滤光片应该具有表1-1所列的性质。
表1－1 相对应的原色 滤光片 波峰位置（mm） 通频带范围（nm） 半值宽度 全值宽度 黄 蓝 430 40 80 品红 绿 536 60 100 青 红 624 50（利用红外吸收滤光片） 100（利用红外吸收滤光片）
对于用标准油墨印刷的印刷品来说，用表1－1所列的滤光片进行测量得到的色密度只在基本色的最大吸收率方面与窄带色密度测量相同，如果用其它滤色片测得的色密度值与窄带测量值之差不多于0．1色密度单位，那么这个密度计不符合标准规定的条件。
如果滤光片的透射率最大值与正确值不符或透光范围太宽，会导致色密度值减小，特别是用蓝滤色片测量黄墨时，影响特别明显。
由于色密度测量滤光片的通频带范围较宽，如果密度计所用传感器在光谱灵敏度方面存在差别，就会影响测量结果，这样，对于同一样本来说，用不同密度计测量会得出不同的密度值。
印刷工业中作色密度测量的密度计一般采用上表所列的所谓宽带滤光片。美国的密度计常用雷登25号红滤光片、雷登50号绿滤光片和雷登47号蓝滤光片，但有些密度计测量黄墨时用雷登47b窄带响应滤光片，它可以比宽带滤光片给出较高一些的密度读数。窄带滤光片对于密度的微小变化增加了敏感性，但也损失了
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根据前述内容可知，密度计的测量结果眼下列特性有关：
①光源的辐射函数（相对辐射分布）s（λ）；
②传感器的相对光谱灵敏度s（λ）r；
③滤光片的光谱透射率τ（λ）；
④测量的几何条件和测量块的大小；
⑤读数的精确性和显示的线性；
⑥被测样本的光谱反射参数；
⑦定标板的光谱反射参数。
看来，影响因素是比较多的，不同密度计之间出现差异是难免的，为了使密度计能够得到相对可比较的结果，应该使它满足以下条件（参考图1－7）：
（图1－7）
1－光源 2－透镜组 3－偏振滤光片 4－彩色滤光片 5－被测样本
6－透镜组 7－偏振滤光片 8－传感器 9－电子线路 10－显示器
1.测量的几何条件。色密度测量采用45°/0°的测量几何条件（即光束与被测平面之间的关系是以45°角投射，在垂直于被测面的45°方向观察），或用0°/45°的几何条件（即垂直投射，45°观察）。这样的几何条件比其它方式优越，因为从印刷品第一表面反射的光，实际上不会从测量方向上射出，传感器接受不到这部分光，被测样本的第一表面反射越强，密度计的密度测量值越高。
测量表面带纹理的印刷品时，应采用45°/0°几何条件和环状照明，也可以采用0°/45°几何条件而把反射环加在接受侧（图1－8）。测量孔径角尽可能在±5°，不得大于±5°。
（图1－8）
2．照明样本的光源。投射光源的相对光谱分布应当符合标准光源a的要求，即2856±100k，配套的光学组件及红外吸收滤光片的光谱透射率应符合要求。
3．传感器。可以利用对380～720um范围内的光辐射具有足够灵敏度的光电传感元件作辐射接受器。在可见光谱的短波端，光源和光电传感元件的光谱灵敏度在400um以下都呈急剧下降的趋势。但在可见光谱的近红外部位（大于720um），硅传感元件表现出相当大的灵敏性（图1－9），必须用红外吸收滤光片排除。在使用特殊种类的滤光片时，若该滤光片本身已具有较好的红外抑制作用，则不需要附加红外抑制滤光片。为了检查在近红外部位的红外辐射是否已适当加以抑制，可先在定标板上调节好仪器，然后插上红外抑制滤光片，若测量值高于原测量范围到1．0密度单位，则说明所用传感器对近红外部位的辐射具有不可忽视的灵敏性。密度计采用的光电传感元件主要有：光电池。光电倍增管、半导体二极管等。光电二极管与光电倍增管相比体积大大缩小，电源电压也很低，所以光学系统可以设计得很小，成为目前最常用的传感器。
（图1－9）
4．测量滤光片。为了对印刷中所使用的标准黄、品红、青油墨本身的特性和其印刷呈色进行评价，测量滤光片应是与黄、品红、青油墨相对应的补色滤光片，即红、绿、蓝紫滤光片。三个滤光片的光谱通带应当与标准油墨黄、品红、青的主吸收带的范围接近。测量滤光片的最大通频位置按波长规定如下：
对于基本黄墨来说用蓝滤光片，λ＝430nm；
对于基本品红墨来说用绿滤光片，λ＝530um；
对于基本青墨来说用红滤光片，λ=620um；
通带最大值的位置误差为±5nm。
测量滤光片的光谱特性取决于通带范围（半峰值与全峰值宽度）。在色密度测量时，密度计光路上有效光谱灵敏度〔它等于传感器的相对光谱灵敏度s（λ）r和测量滤光片的透射率，（λ）的积〕与光源相对光谱分布函数s（λ）的积应该是符合标准的，其中光源的光谱辐射是标准的。根据目前的技术条件，光传感器的光谱灵敏度还达不到对各种密度测量都普遍有效，所以必须根据测量的需要确定滤光片的特性。根据滤光片的通带范围，色密度测量用的滤光片分宽带和窄带两类，前者多用于制版及印刷工艺中使用的密度计，后者多用在调节测量用的密度计中。这些滤光片均不能作分色制版用。
在对非彩色印刷品进行视觉色密度测量时，滤色片的作用与彩色滤光片的作用与彩色密度测量时相反，它的滤光要达到在整个可见光谱范围内与人眼的光谱亮度灵敏度v（λ）接近。滤光片是插在照明光路中还是插在测量光路中对于具有光泽的被测样本来说会导致测量结果的差异，这是照明光源的紫外线成分造成的，但紫外线成分一般是很少的，可以忽略不计。[next]
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为了检查密度计进行视觉密度测量的正确性，可以用密度计测量一个标准灰梯尺，灰梯尺上标有各梯级的正确密度值，以便与密度计的测量值比较。也可以在a光源下边用色度方法测量任意的非彩色样本的亮度参考值y，然后将y值除以100，求此商值倒数的对数值，此值应与密度计在该样本上测量的密度值近似。
采用红、绿、蓝光片测得的色密度与人眼没有相同的灵敏度，用它测得的色彩不像视觉看到的色彩，滤光片改变了通过镜片到达光电池的光谱成分，所以它只测量了部分视觉光谱，但借助于测量通过滤光片的光量可以求得印刷面上某种颜料的相对量。例如：一个蓝滤光片用于测量被黄墨吸收的蓝光量，一个绿滤光片用于测量被品红墨吸收的绿光量等，用这样的方法，密度计可以作为确保每一种彩色油墨在印刷过程中保持常量的控制工具。
通过滤光片的密度读数可以指示某种油墨的相对量，但不能指示某种油墨的色相，密度计不是色度计，但同时使用三个滤光片的读数，可以近似地指示色相。
滤光片的性质跟标准油墨的性质是相关联的，例如测量三原色油墨的滤光片应该具有表1-1所列的性质。
表1－1 相对应的原色 滤光片 波峰位置（mm） 通频带范围（nm） 半值宽度 全值宽度 黄 蓝 430 40 80 品红 绿 536 60 100 青 红 624 50（利用红外吸收滤光片） 100（利用红外吸收滤光片）
对于用标准油墨印刷的印刷品来说，用表1－1所列的滤光片进行测量得到的色密度只在基本色的最大吸收率方面与窄带色密度测量相同，如果用其它滤色片测得的色密度值与窄带测量值之差不多于0．1色密度单位，那么这个密度计不符合标准规定的条件。
如果滤光片的透射率最大值与正确值不符或透光范围太宽，会导致色密度值减小，特别是用蓝滤色片测量黄墨时，影响特别明显。
由于色密度测量滤光片的通频带范围较宽，如果密度计所用传感器在光谱灵敏度方面存在差别，就会影响测量结果，这样，对于同一样本来说，用不同密度计测量会得出不同的密度值。
印刷工业中作色密度测量的密度计一般采用上表所列的所谓宽带滤光片。美国的密度计常用雷登25号红滤光片、雷登50号绿滤光片和雷登47号蓝滤光片，但有些密度计测量黄墨时用雷登47b窄带响应滤光片，它可以比宽带滤光片给出较高一些的密度读数。窄带滤光片对于密度的微小变化增加了敏感性，但也损失了
瓦楞纸箱局部塌楞对包装印刷造成的影响
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