色差仪SPEX模式：镜面反射排除测量的专业解析

在颜色品质控制领域，SPEX（Specular Component Excluded，镜面反射排除模式）是色差仪、分光测色仪的核心测量模式之一。理解SPEX的工作原理、应用场景及技术优势，对于准确评价产品外观、实现科学化颜色管理具有重要意义。本文将系统解析SPEX模式的技术内涵、操作要点及实际应用价值。

一、SPEX模式的定义与物理原理

SPEX全称为Specular Component Excluded，中文译为"镜面反射排除模式"。这是一种基于积分球式色差仪的测量方式，其核心特征是：在测量过程中，排除样品表面的镜面反射光成分，只测量漫反射光。

物理机制解析

当光线照射到样品表面时，会发生两种主要反射：

镜面反射：光线在光滑表面按入射角等于反射角的规律反射，形成高光区域

漫反射：光线进入材料内部，经多次散射后从各个方向反射出来

人眼观察物体颜色时，主要感知的是漫反射光，镜面反射光（高光）会干扰颜色判断。SPEX模式通过积分球内的特殊光路设计，将镜面反射光引导至黑色陷阱（不参与测量），只采集漫反射光信号。这样测得的颜色数据，更接近人眼在自然观察条件下的颜色感知。

与SPIN模式的区别

与SPEX相对的是SPIN模式（Specular Component Included，镜面反射包含模式），该模式将镜面反射光包含在测量中。两种模式的主要区别在于：

二、SPEX模式的技术特点与优势

1. 更符合视觉感知

SPEX模式排除了镜面反射的干扰，测得的颜色数据与人眼在自然观察条件下的感知更一致。对于有光泽、纹理或特殊表面处理的样品，SPEX模式能更准确地反映其"看起来"的颜色。

2. 对表面特性敏感

SPEX模式对样品表面的光泽度、粗糙度、纹理等外观特征敏感。同一颜色的样品，光泽度不同，SPEX模式测得的L值（明度）会有明显差异——光泽表面L值较低，哑光表面L*值较高。这种特性使其特别适合评价产品的外观品质。

3. 重复性好

在标准测量条件下，SPEX模式的测量重复性通常优于0.1ΔEab，能够满足高精度品质控制的要求。现代色差仪（如三恩时TS7700系列）的SPEX模式重复性可达ΔEab≤0.03。

4. 符合行业标准

SPEX模式符合CIE、ISO、ASTM等国际标准，测量数据具有权威性和可比性。在塑料、涂料、纺织、食品包装等行业，SPEX模式是外观评价的标准方法。

三、SPEX模式的应用场景

1. 成品外观检验

对于最终产品（如塑料制品、涂装件、包装材料），需要评价其整体外观（包括颜色、光泽、纹理等综合效果）。SPEX模式能同时反映颜色和表面特性，适合成品检验。

应用案例：汽车内饰塑料件，要求颜色和光泽度一致。使用SPEX模式测量，可同时监控颜色和光泽变化。

2. 光泽敏感材料评价

对于高光泽材料（如金属漆、亮光塑料）、哑光材料（如磨砂表面）、纹理材料（如皮革纹理），SPEX模式能准确捕捉表面特性对颜色的影响。

应用案例：手机外壳的金属漆，不同批次光泽度差异会导致颜色"看起来"不同。SPEX模式可量化这种差异。

3. 客户验收标准

许多客户验收标准要求使用SPEX模式测量，因为更接近实际使用时的视觉感受。供应商需按客户要求的模式提供测量数据。

4. 工艺优化指导

通过SPEX模式监控生产过程中的颜色变化，可指导工艺参数调整（如注塑温度、喷涂厚度、固化条件等），确保产品外观一致性。

四、SPEX模式的操作要点

1. 仪器选择与设置

仪器类型：必须使用积分球式色差仪，便携式或台式均可

测量模式选择：在仪器设置中选择"SPEX"或"SCE"模式

测量口径：根据样品大小选择合适的口径（通常Φ8mm或Φ4mm）

光源与视场角：通常选择D65光源、10°视场角

2. 样品准备

样品表面：确保表面清洁、无污渍、无划痕

测量位置：选择平整、有代表性的区域

固定方式：对于小样品，使用样品夹具固定；对于大样品，确保测量口与样品表面垂直贴合

3. 测量操作

预热校准：仪器开机后预热15分钟，使用标准白板进行黑白校准

标样测量：先测量标准样品（或合格样品），保存为标准

试样测量：测量待测样品，记录Lab*值和ΔE色差

数据判读：根据容差标准判断合格/不合格

4. 注意事项

环境光干扰：测量时使用遮光罩或确保环境光稳定

仪器稳定性：避免震动、温度剧烈变化

定期校准：建议每30天或频繁使用后重新校准

数据记录：记录测量条件（模式、光源、视场角等），便于追溯

五、SPEX模式的局限性

1. 对测量条件敏感

SPEX模式对样品表面状态、测量角度、环境光等条件敏感，测量条件不一致可能导致数据偏差。需要严格标准化测量流程。

2. 不适合所有应用

对于颜色配方开发、原料检验等需要排除表面特性影响的场景，SPIN模式更合适。SPEX模式不适用于透明、半透明样品的颜色评价。

3. 数据解读需经验

SPEX模式测得的色差可能包含表面特性变化，需要结合目视评价和经验判断，不能单纯看ΔE数值。

六、实际应用案例

案例1：塑料制品颜色控制

某塑料制品厂生产白色家电外壳，客户要求颜色和光泽度一致。使用SPEX模式测量，发现不同批次ΔE在1.5-2.5之间波动，但目视差异明显。分析发现是注塑温度导致表面光泽度变化，调整工艺后，ΔE控制在1.0以内，目视一致性明显改善。

案例2：涂料色差评价

某汽车涂料供应商，客户要求使用SPEX模式验收。供应商内部使用SPIN模式开发配方，导致送样时色差超标。后改为SPEX模式开发，与客户测量模式一致，色差控制效果显著提升。

案例3：包装材料外观监控

某食品包装厂，使用SPEX模式监控印刷膜的颜色和光泽。通过建立SPEX数据与目视评价的对应关系，设定合理的容差范围，成品合格率从85%提升到98%。