第一章 密度測量技術(shù)

第一章

密度測量技術(shù)及測量誤差分析第一節(jié)密度測量技術(shù)

印刷中密度一般指“光學(xué)密度”，反映光線與物體相互作用過程發(fā)生的反射、透射、選擇性吸收等物理現(xiàn)象?？啥x為表面吸收入射光的比例。吸收光量大，密度就高；吸收光量小，密度就低。反射密度：相紙或印刷品是不透明的，因而稱反射密度。透射密度：照相膠片是透明的，稱透射密度。1.反射密度：1）、反射率：2)、反射形式：b.漫反射：各處光通量相等；a.定向反射（鏡面反射）：c.介于兩者之間：反射密度：D=lg1r圖1-10rr003)、印刷中常見反射形式：粗面紙張光澤面紙張玻璃鏡面圖1-21)、觀察一個(gè)用集中光源照明普通印品表面圖象：2、反射測定：A點(diǎn)：=全反射光+漫反射光，全反射光成分最大；B點(diǎn)：=漫反射光，

所含噪音光源最少，標(biāo)準(zhǔn)光源放置：0/45角或45/0角；45光源AB圖1-8常見各類紙張印刷品等2).不同情況比較：Sa=最大值，Sb=0Sa=SbSa>Sb0SaSb45c.普通紙張Sa0Sb45a.鏡面Sa0Sb45b.無光白色表面如圖1-9反射測定的結(jié)果與幾何條件和被測面的光澤性質(zhì)密切相關(guān)。d.密度值與明暗變化呈線形關(guān)系

原理：密度的測量，并不是直接測量密度，而是將被測點(diǎn)亮度和標(biāo)準(zhǔn)白板亮度進(jìn)行比較，再經(jīng)過計(jì)算后得出密度值。c.標(biāo)準(zhǔn)白板：硫酸鋇人為地把?=1a.亮度系數(shù)：LML0b.基準(zhǔn)區(qū)域表面特性應(yīng)接近理想無光白色表面反射密度

D=lg1LML0

D=lg1傳感器定標(biāo)白板濾光片圖1-103、反射密度測量原理在相同的光學(xué)條件下4.透射密度1）、透射率：=02）.透射密度：05、透射密度測定：1）、幾何條件：底片、四色分色片等a.入射光束必須從半空間均勻地透過物體；b.傳感器只接受垂直于被測物體且在傳感器所在范圍之內(nèi)的光。S光源圖1-42）、必要性：已知物體M1的透射率=1，a.用平行光；b.用漫射光；兩者的入射光通量相同。S1接收光通量>S2接收光通量S1的密度值<S2的密度值必須考慮光源的性質(zhì)S1平行光源S2漫射光源M1M1圖1-5必須考慮透射物體的表面性質(zhì)已知：Mt是透明的，Ms可使光形成均勻漫射。兩種情況下，0=但測量結(jié)果：S1接收光通量>S2接收光通量S1密度值<S2密度值S1平行光源S2平行光源MtMs00圖1-63）、滿足幾何條件的措施：烏布利希球4）、卡里爾（Callier）效應(yīng)：a.由于被測對象的漫射性能不同或測量條件不同所引起的透射密度示值有差異的現(xiàn)象。稱為卡里爾現(xiàn)象。卡里爾系數(shù)=D平行光D漫射光擋板L1S2圖1-7b.同一物體用平行光和漫反射光照明時(shí)測得的密度值的商數(shù)稱為卡里爾系數(shù)衡量軟片的照相性能?？ɡ餇栂禂?shù)可以作為軟片中銀粒子大小的度量。對軟片的圖像進(jìn)行處理和轉(zhuǎn)換時(shí)，卡里爾系數(shù)應(yīng)減到最小；在對電子分色作灰平衡標(biāo)定時(shí)，采用非銀梯尺就是為了避免卡里爾效應(yīng)帶來的偏差。卡里爾系數(shù)的作用：色密度：色密度即顏色的密度，以用途目的不同，有各種表示方法。

三色密度：用密度計(jì)的三色濾色片測量三色密度。用于測試的濾色片，通常用柯達(dá)雷登濾色片：No.47B(藍(lán)紫)，６１（綠），２９（紅）色度：用CIE制定的測色系統(tǒng)X、Y、Z三刺激值進(jìn)行計(jì)算分光密度：用分光計(jì)測定單一波長光的反射密度。各種色可用（色調(diào)T，飽和度S,明度D)完整地表示出來。第二節(jié)：印刷中彩色密度測量的種類第二節(jié)：印刷中彩色密度測量的種類Sr濾光片S濾光片作用：允許一定帶寬的可見光譜通過。將可見光分段。濾光片通過光線的波長范圍，分為寬帶、窄帶。彩色密度測量與濾光片的顏色和濾光片通頻帶的寬度有關(guān)系。通頻帶1、光譜色密度?λλ0M

D(λ0)=lg（λ0）1b.定義：將λ等于某一波長λ0，所測得的值，稱為光譜色密度。c.特點(diǎn)：測量某一波長的反射。d.用途：用于科學(xué)研究，單色測量實(shí)際生產(chǎn)用途較少a.色密度：在俯視條件下，用補(bǔ)色濾色片測的密度值。2、窄帶濾光色密度?λλ

1M

D（λ）=lg（λ）1a.波長范圍：20-40nmb.特點(diǎn)：不能反映油墨層的顏色；當(dāng)被測介質(zhì)厚度變化時(shí)，密度增量比較明顯。c.用途:

(1)用于測量墨層厚度；(2）計(jì)算網(wǎng)點(diǎn)擴(kuò)大率、疊印率、油墨的色強(qiáng)度；d.應(yīng)用：海德堡自動(dòng)輸墨系統(tǒng)應(yīng)用此原理控制墨量大小。3、寬帶濾光色密度a.波長范圍：40-80nmb.特點(diǎn)：(1)密度值變化??；(2)容易估計(jì)顏色的色相。c.用途：(1)評價(jià)油墨的色相、灰度、透明度；(2)應(yīng)用于對油墨、紙張的顏色特征進(jìn)行估計(jì)(3)應(yīng)用校色設(shè)備之中。?λλ

1M校色原因：濾光片、光源等分色時(shí)產(chǎn)生基本色不足，互補(bǔ)色過多的問題4、視覺密度b.測量采用：視覺濾光片Sr（λ）τ（λ）S（λ）a.定義：對非彩色圖象進(jìn)行測定時(shí)得到的密度值。即亮度密度。c.其共同作用的效果是模仿了人的視覺與人眼的靈敏度一致性，非彩色密度測量模擬人的眼睛看到的非彩色的深淺，所測值與人眼吻合。定義：用視覺濾色片測量非彩色圖象進(jìn)行測量時(shí)得到的密度值V（λ）Sr（λ）τ（λ）=d.關(guān)鍵：V（λ），決定儀器的好壞。密度計(jì)設(shè)計(jì)時(shí)的決定因素——視覺濾色片必須滿足盧瑟條件第三節(jié)：密度計(jì)一：常見密度計(jì)及技術(shù)指標(biāo)：1、種類及型號：T(transmission)-透射；R(Reflection)-反射DM(DensitoMeter)-密度計(jì)；D(DotMeter)-網(wǎng)點(diǎn)面積測量儀；TR-透、反射兩用；TD-透射密度計(jì)DT-網(wǎng)點(diǎn)面積透射測量;RD-反射密度計(jì);一般后面的阿拉伯?dāng)?shù)字表示該密度計(jì)的產(chǎn)品序號等.例如:TR524型;TR524AD型;TR524MD型;TR524AMD型?迅速顯示四色印刷油墨的密度、網(wǎng)點(diǎn)和疊印率；?自動(dòng)顏色選擇，無須轉(zhuǎn)換濾色鏡測量；?能清楚顯示讀數(shù)、顏色和功能在顯示屏上；?可連接打印機(jī)或個(gè)人電腦。愛色麗400系列彩色反射密度儀?測量各種底片菲林的密度,包括正網(wǎng)點(diǎn)和負(fù)網(wǎng)點(diǎn);?監(jiān)控顯影機(jī)的化學(xué)程序是否正確;?幫助校準(zhǔn)照排機(jī);?可連接打印機(jī)或個(gè)人電腦愛色麗361型臺式透射密度計(jì)T120/RT120透射/反射密度計(jì)（由德國TECHKON公司制造）?密度；?網(wǎng)點(diǎn)百分比；?可配定位板、偏振光過濾器；?可通過串口輸出數(shù)據(jù)。R410/R410e彩色密度計(jì)（由德國TECHKON公司制造）?密度和密度差；?灰色和彩色平衡；?網(wǎng)點(diǎn)百分比和網(wǎng)點(diǎn)增大；?印刷對比度；?疊印、灰度、色調(diào)?密度測量范圍：0.00-2.50D?網(wǎng)點(diǎn)測量范圍：0-100%?測量孔徑：ф3.2mm?幾何條件：0o/45oRS400掃描式密度計(jì)（德國TECHKON公司制造）?在任意的印品控制條上自動(dòng)檢測密度、網(wǎng)點(diǎn)增大。底部滑輪保證垂直掃描軌跡。?配備TECHKONExPresso軟件，可以眾多信息，從而減少作業(yè)準(zhǔn)備時(shí)間及損耗，改進(jìn)印刷質(zhì)量。軟件適合Windows及Macontosh平臺愛色麗X-Scan掃描式密度儀系統(tǒng)本機(jī)自動(dòng)化程度高、操作簡單；能迅速提供所需要的測試信息；快捷的掃描測試速度；可以測試密度、反差、實(shí)地網(wǎng)點(diǎn)百分比、網(wǎng)點(diǎn)擴(kuò)大值、印品相互比較的相對值，掃描面積，套印情況、中性灰、色相偏差等，并能將所測數(shù)據(jù)在顯示屏上顯示。德納福T6CR黑白密度計(jì)德納福T6RL彩色密度計(jì)主要用于現(xiàn)場測量二：密度計(jì)使用注意事項(xiàng)：（1）.測量幾何條件：0°/45°或45°/0°例-如圖：a.右圖,有規(guī)律的波紋,則測量的值不準(zhǔn)確b.下圖，加一反射環(huán)修改后，測量時(shí)將漫射光線集中，使測量結(jié)果誤差最小。c.測量孔徑：<5°

SrS反射環(huán)SrτS表面粗糙漫反射(2)、照明光源：相對光譜分布應(yīng)當(dāng)符合標(biāo)準(zhǔn)的要求A光源，即2856±100K(3)傳感器：對380-720nm范圍內(nèi)的光輻射具有足夠的光電傳感元件作輻射接受器。

>720nm(可見光譜的近紅外部位）必須用紅外吸收濾色片常用元件：光電池，光電倍增管，半導(dǎo)體二極管等(4)濾光片：a.按測量顏色：紅（620nm)、綠(530)、藍(lán)(430)、視覺濾光片；測量黃、品、青油墨的密度及非彩色密度。b.按使用目的：寬帶、窄帶、偏振濾光片、紅外抑制濾光片；三、常用濾光片的特性：視覺濾光片：

a.作用：抑制傳感器對藍(lán)紫光敏度及對綠光靈敏度與人眼不一致的現(xiàn)象，使密度計(jì)得以模擬人眼的視覺響應(yīng)，與人眼感受的亮度值一致。

b.視覺密度測量的正確性檢驗(yàn)：

①用密度計(jì)測量標(biāo)準(zhǔn)灰梯尺，測得值與標(biāo)準(zhǔn)值一致；

柯達(dá)無銀灰梯尺②在A光源下用色度法測量非測色樣本的亮度參數(shù)值Y，除以100后求倒數(shù)的對數(shù)值，結(jié)果應(yīng)與標(biāo)準(zhǔn)值一致；

色度計(jì)(2)寬帶濾光片：a.選用紅、綠、藍(lán)濾光片測色密度：色密度測量是通過測量求得印刷面上某種顏料的相對量，而一個(gè)補(bǔ)色濾光片的光譜通常是與標(biāo)準(zhǔn)的三原色油墨的主吸收帶的范圍相一致，故通過測量透過補(bǔ)色濾光片的光強(qiáng)可以得知顏料的相對變化量。b.特點(diǎn)：①由于只測量部分視覺光譜，測得數(shù)據(jù)的值與人眼感覺不太適應(yīng)；②使用濾光片的密度讀數(shù)可以指示某種油墨的相對量，但不能指示色相，但同時(shí)使用三個(gè)濾光片的密度讀數(shù)，可大概判定被測色的色相;如Dr=1.5Dg=0.6Db=0.3C墨③用不同密度計(jì)測量同一色，難以給出相同值；(3)窄帶濾光片：a.特點(diǎn)：

①提高測量值的靈敏性，并保持儀器間數(shù)據(jù)的一致性；②對黃墨來說窄帶測量具有特殊意義；③應(yīng)用：印刷車間過程控制，墨層厚度。原色濾光片波峰全值寬度YB43080nmMG536100nmCR624100+紅外原色濾光片波峰全值寬度YB43030MG53630CR62430寬帶濾光片光學(xué)性能窄帶濾光片光學(xué)性能四、密度計(jì)的標(biāo)定：1、標(biāo)定——把密度計(jì)的顯示狀態(tài)調(diào)整到合適的狀態(tài)。2、標(biāo)定分類：A.低端標(biāo)定：

白板定標(biāo)，密度計(jì)調(diào)零；

紙張調(diào)零：優(yōu)化階調(diào)復(fù)制和評價(jià)油墨時(shí)用，排除紙張影響。B.高端標(biāo)定：

黑板定標(biāo)，使密度具有最佳的最大顯示值；反射最高3.0，透射最高4.0C.線形標(biāo)定：在整個(gè)范圍內(nèi)對密度值進(jìn)行修訂，用工廠提供的標(biāo)準(zhǔn)灰梯尺做標(biāo)準(zhǔn)（長時(shí)間）偏振濾光片由于油墨滲透產(chǎn)生的色彩飽和度變化，通過偏振濾光片消除油墨表面量墨的反射?！癟”狀態(tài)響應(yīng)“T”狀態(tài)響應(yīng)：密度計(jì)經(jīng)過適當(dāng)定標(biāo)后，能夠得到相互一致的測量量?！癟”狀態(tài)的特征是：光源、濾光片、傳感器三者的光譜乘積對數(shù)值的分布必須符合標(biāo)準(zhǔn)；實(shí)際上光譜乘積描述了一個(gè)密度計(jì)在給定波長上的總響應(yīng)。低端標(biāo)定密度計(jì)顯示的標(biāo)定值理想的關(guān)系密度計(jì)傳感器的響應(yīng)值D.濾光片更換：濾光片褪色，所測密度值偏小，應(yīng)及時(shí)更換濾光片。Φ0第四節(jié)、密度測量誤差分析一：相加法則與比例法則失效

1、郎伯-比爾定律：a.理想情況下，密度值隨墨層厚度的增加成比例地增加對公式取對數(shù)D=α?x例1：如右圖，原則上兩層墨層，應(yīng)是α(x1+x2)或(α1+α2)x但是由于表面反射等誤差引起值的差異，使相加法則失效。Φ(x)x1x2b.密度值的相加性原則在透射測量的情況相當(dāng)準(zhǔn)確,但對反射測量是不精確的，只具有近似意義。2、比例法則失效：a.瑪瑞-戴維斯公式F—網(wǎng)點(diǎn)面積Dt—網(wǎng)點(diǎn)密度Ds—實(shí)地密度b.計(jì)算網(wǎng)點(diǎn)覆蓋率，須根據(jù)測得的亮度信號換算出密度值，這是不必要的，可以根據(jù)光電二極管接受的光通量進(jìn)行換算。由避免了對數(shù)計(jì)算所產(chǎn)生的偏差二、亮調(diào)測量誤差a.實(shí)踐證明，當(dāng)用M-D公式計(jì)算網(wǎng)點(diǎn)面積率時(shí)，在亮調(diào)會(huì)產(chǎn)生不允許的計(jì)算誤差。例2：當(dāng)網(wǎng)點(diǎn)密度Dt=0.025，實(shí)地密度Ds=2.00，儀器精度為±0.01。分析：儀器值可能為Dt1=0.02，Dt2=0.03，則：經(jīng)計(jì)算得，F(xiàn)1=8.88%。F2=6.74%，

ΔF=F2-F1=2.14%>1%規(guī)定：在制版工藝中，強(qiáng)調(diào)要以1%的網(wǎng)點(diǎn)覆蓋率進(jìn)行復(fù)制。b.結(jié)論：當(dāng)所用的測量密度計(jì)的測量精度為1%時(shí)，不能用M-D公式的計(jì)算結(jié)果控制和評判亮調(diào)圖象的質(zhì)量。

c.方法：一般在實(shí)際生產(chǎn)中，用控制條來觀察其上的小點(diǎn)子(1%-5%),用視覺直接觀察。布魯鈉爾控制條中國印研所曬版信號條三、對暗調(diào)的測量誤差a.例3：當(dāng)網(wǎng)點(diǎn)密度Dt=1.505，實(shí)地密度Ds=2.00，儀器精度為±0.01。分析：儀器值可能為Dt1=1.50，Dt2=1.51，則：經(jīng)計(jì)算得，F(xiàn)1=97.82%