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告別色彩爭議！把握臺間差與重復(fù)性，實現(xiàn)跨設(shè)備色彩一致性

2025-10-24

臺間差和重復(fù)性是評價色差儀性能的兩個核心參數(shù)，直接關(guān)系到顏色測量數(shù)據(jù)的可靠性和準(zhǔn)確性。如何理解這兩個參數(shù)呢？一起來了解一下吧！

 

什么是臺間差？

1臺間差的含義

臺間差，簡單來說是儀器間一致性，又譯作器間差、機(jī)臺差，指的是同一型號的不同色差儀測量同一顏色樣品時結(jié)果的一致性程度，反映了儀器制造的精密性和校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一性。

2臺間差的測量方法

為了獲得同一型號多臺儀器一致性的精確信息，國內(nèi)外廠商普遍使用第二代BCRA陶瓷色板進(jìn)行測量。

第二代BCRA陶瓷色板是英國陶瓷研究協(xié)會的陶瓷標(biāo)準(zhǔn)色板（如圖），是國際通用的顏色標(biāo)準(zhǔn)，共14塊，其中白板和黑板各1塊，7塊用于光譜響應(yīng)測量的色板，2塊用于色差測量的色板，3塊用于光度標(biāo)尺線性度測量的灰色板。儀器分別測量這12塊BCRA陶瓷色板，計算每一塊色板測量值與標(biāo)準(zhǔn)值的色差，12塊色板的色差就是儀器間一致性。

例如：三恩時便攜式色差儀TS7600，儀器間一致性指標(biāo)為，測量12塊BCRA標(biāo)準(zhǔn)色板，與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)相比，色差ΔE*ab平均值 ≤ 0.2。

3臺間差的影響因素

臺間差的影響因素主要來源于系統(tǒng)誤差，具體包括：

光學(xué)系統(tǒng)差異

光度標(biāo)尺誤差、波長誤差、光譜帶寬、幾何條件等硬件差異

校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)不一致

使用不同批次或不同溯源的標(biāo)準(zhǔn)白板

算法模型差異

各廠商采用的色度學(xué)算法和數(shù)據(jù)處理方法不同

環(huán)境條件波動

雜散光、溫度和濕度變化等導(dǎo)致儀器響應(yīng)特性改變

 

什么是重復(fù)性？

1重復(fù)性的含義

色差儀的重復(fù)性是指在相同的測量條件下（同一操作者、同一儀器、同一實驗室等），對同一被測樣品的顏色進(jìn)行多次重復(fù)測量時，測量結(jié)果之間的接近程度或一致性。重復(fù)性是儀器隨機(jī)誤差的體現(xiàn)。

2重復(fù)性的測量方法

重復(fù)性測量的標(biāo)準(zhǔn)方法為：在儀器進(jìn)行白板定標(biāo)后，以若干秒間隔，再連續(xù)測量標(biāo)準(zhǔn)白板N次，統(tǒng)計這組數(shù)據(jù)的光譜反射率因數(shù)標(biāo)準(zhǔn)差和均離色差。

但在實際應(yīng)用中，色差儀廠家采用了簡化方法，即：連續(xù)測量標(biāo)準(zhǔn)白板N次，將這組數(shù)據(jù)中各次數(shù)據(jù)與平均值求色差，只提最大色差，即色差小于某一量值。

例如：三恩時便攜式色差儀TS7600，儀器重復(fù)性測量方法為：預(yù)熱校正后，以間隔5s測量白板30次，取平均值。光譜反射率MAV/SCI的標(biāo)準(zhǔn)偏差 ≤ 0.1%（400~700nm: ≤ 0.2%），色差ΔE*ab ≤ 0.04。

3重復(fù)性的影響因素

重復(fù)性的影響因素主要來源于隨機(jī)誤差，具體包括：

光源穩(wěn)定性

光源衰減或波動導(dǎo)致的信號變化

探測器穩(wěn)定性

探測器器響應(yīng)度的變化、電路的隨機(jī)噪聲等引起的讀數(shù)波動

測量條件

樣品本身的不穩(wěn)定性及測量條件的不穩(wěn)定性等造成的誤差

 

臺間差vs重復(fù)性

1核心區(qū)別

色差儀的臺間差和重復(fù)性從不同維度反映了測量的可靠性。但兩者仍有很大的不同，核心區(qū)別如下：

2實際應(yīng)用

臺間差通常大于重復(fù)性

這是因為不同儀器之間在硬件、校準(zhǔn)和使用損耗上的差異，遠(yuǎn)大于單臺儀器自身在短時間內(nèi)測量的隨機(jī)波動。

選購儀器時，優(yōu)先關(guān)注重復(fù)性

在評估一臺色差儀的質(zhì)量時，重復(fù)性是更為根本和重要的參數(shù)。一個優(yōu)秀的重復(fù)性指標(biāo)（ΔE*ab值越小越好）是儀器測量穩(wěn)定性的基礎(chǔ)。如果一臺儀器連自身的穩(wěn)定性都無法保證，那么討論多臺之間的一致性就失去了意義。

在多儀器環(huán)境中，必須控制臺間差

在規(guī)模化生產(chǎn)中（如汽車、電子行業(yè)），供應(yīng)鏈上下游或企業(yè)內(nèi)部多個部門（如車間、實驗室、質(zhì)檢）往往使用多臺儀器。如果臺間差過大，就會導(dǎo)致“數(shù)據(jù)語言不統(tǒng)一”，引發(fā)質(zhì)量判定糾紛。

相關(guān)概念

1色差儀精度

色差儀精度可細(xì)分為準(zhǔn)確度、精密度和精確度。

準(zhǔn)確度

準(zhǔn)確度是指測試結(jié)果與真值相符合的程度，也就是與標(biāo)準(zhǔn)儀器測量結(jié)果相符合的程度，反映測量結(jié)果中系統(tǒng)誤差的影響程度。

精密度

精密度是指測試結(jié)果的一致性，反映測量結(jié)果中隨機(jī)誤差的影響程度。

精確度

精確度是二者的綜合，反映測量結(jié)果中系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差綜合影響的程度。

一般來說，精密度高而正確度不一定高；反之亦然。但精確度高則精密度和正確度都高。

如圖所示，以射擊打靶為例，圖(a)表示隨機(jī)誤差小而系統(tǒng)誤差大，即精密度高而正確度低；圖(b)表示系統(tǒng)誤差小而隨機(jī)誤差大，即正確度高而精密度低；圖(c)表示隨機(jī)誤差和系統(tǒng)誤差都小，即精確度高。

一個理想的色差測量結(jié)果，我們既希望它沒有明顯偏差（準(zhǔn)確度高），也希望它穩(wěn)定可靠（精密度高）。當(dāng)準(zhǔn)確度和精密度都高時，我們就說色差儀的精確度高，這表示系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差都得到了有效控制。

2其他概念

復(fù)現(xiàn)性

復(fù)現(xiàn)性是指同一試樣在改變諸如實驗者、測量儀器、實驗室或時間等測試條件后，連續(xù)測量得到的結(jié)果之間一致性的接近程度。

均離色差

R.W.G.Hunt提出用色差數(shù)據(jù)表示顏色測量儀器的精密度和準(zhǔn)確度。用同一臺顏色測量儀器，同一個樣品，做多次測量，得到一組數(shù)據(jù)，將各次數(shù)據(jù)的平均值與各次數(shù)據(jù)求色差，再求這些色差的平均值，稱為均離色差（MCDM，Mean Color Difference from the Mean），表示儀器的精密度或重復(fù)性。