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Introduction

La mesure de la couleur est à l'origine basée sur la comparaison avec les normes de couleur existantes, comme des exemples réels, des tableaux, etc. L'œil humain était l'indicateur très individuel d'une couleur, par exemple, déjà verte ou encore jaunâtre. Une distinction reproductible des couleurs est impossible, si elle n'est pas mesurée dans des conditions définies. La gamme des longueurs d'onde visibles est d'environ 380 à 740 nm, alors que les UV et les NIR ne sont pas visibles à l'œil nu.

Il existe plusieurs définitions de couleurs, telles que RGB (additive coloring) ou CMYK (soustractive coloring). En plus de la couleur elle-même, il existe des paramètres décrivant les différences : luminosité, saturation et brillance.

Par exemple, pour les panneaux de sécurité et de signalisation routière, la norme DIN EN ISO 7010 donne une définition des couleurs à utiliser. Il existe de nombreuses normes avec des définitions de couleurs pour presque tous les produits. Cependant, si dans l'industrie deux produits doivent être comparés pour avoir 100% de la même couleur, il est évident qu'une technique de mesure de précision est nécessaire pour vérifier la reproductibilité des couleurs. Le contrôle de la qualité est un cas d'utilisation important pour la mesure de la couleur.

Si une étape de nettoyage (CIP) est lancée, un capteur de couleur peut rapidement identifier si l'échantillon coloré est encore présent dans la ligne de production ou si les tuyaux et les récipients sont propres. La différenciation des produits en est un autre exemple :

Figures 1 & 2 : différenciation du produit par mesure de couleur et contrôle de concentration

Choix du bon système de mesure de la couleur

Si le comportement de l'échantillon est connu, l'utilisateur sélectionne la longueur d'onde pour configurer le capteur de couleur. S'il n'est pas clair quelle longueur d'onde choisir, l'utilisateur doit faire un balayage de longueur d'onde du VIS avec un spectrophotomètre de laboratoire. A partir des spectres, on peut sélectionner la meilleure longueur d'onde pour différencier l'échantillon des autres pièces. Les capteurs de couleur optek peuvent être équipés de longueurs d'onde spécifiques comme indiqué dans le tableau suivant :

Figure 3 : capteurs de couleur optek VIS, longueurs d'onde disponibles

Échelles de couleurs et définitions

Echelle de couleurs Saybolt

Pour déterminer si le carburant, par exemple le kérosène, l'essence, le diesel, est contaminé ou s'il s'est dégradé pendant le temps de stockage, on peut effectuer un test de mesure de couleur spécifique, en utilisant l'échelle de couleur Saybolt (ASTM D156 et ASTM D6045). Les deux méthodes ASTM sont des méthodes hors ligne. L'échelle de couleurs de Saybolt va de +30 (eau claire / blanc) à -16 (jaune foncé). La norme ASTM D 1500 décrit également les essais de couleur des produits pétroliers.

Échelle APHA (American Public Health Association)

Pour évaluer les niveaux de pollution dans les eaux usées et pour le contrôle de l'eau potable, une échelle de couleurs spécifique est utilisée, appelée échelle Pt/Co, échelle APHA-Hazen, ou échelle APHA. Généralement, il est décrit dans la norme ASTM D 1209 pour la comparaison de l'intensité de la couleur jaune de l'échantillon. L'échelle de couleur de l'APHA va de 0 à 500 ppm (parties par million) de platine cobalt à l'eau distillée, ce qui est le point zéro (aussi appelé eau blanche). Le test de la couleur APHA est effectué dans les industries chimiques, pharmaceutiques, pétrolières et plastiques, ainsi que dans la production de boissons.

Couleur Gardner

Cette échelle de couleur décrivant le jaunissement des liquides transparents va de 1 à 18, où 1 est jaune clair et 18 est brun foncé. Il a été conçu à l'origine pour tester les résines, les acides gras, les vernis et les huiles siccatives en utilisant des étalons de couleur liquide. La norme ASTM D 1544 décrit les filtres en verre pour les comparer aux liquides de couleur jaune et la norme ASTM D6045 définit la corrélation avec l'échelle de couleurs Gardner. La relation avec la CIE a finalement conduit à la norme ASTM D1544, Standard Test Method for Color of Transparent Liquids (Gardner Color Scale). La méthode du spectrophotomètre utilisant une longueur de trajet de 10 mm pour mesurer la transmission est décrite dans la norme ASTM D6166, Standard Test Method for Color of Naval Stores and Related Products.

CIELAB (Commission Internationale d`Eclairage, CIE)

L'espace couleur L*a*b* (CIELAB, CIEL*a*b*, couleurs de laboratoire) décrit toutes les couleurs visibles, en utilisant un espace tridimensionnel, où la luminosité L* est positionnée verticalement sur la couche couleur (a*, b*). Cette échelle de couleurs est décrite dans la norme EN ISO 11664-4 "Colorimétrie -- Partie 4 : CIE 1976 L*a*b* Espace couleur". Les avantages les plus importants sont l'évaluation des couleurs indépendante de l'appareil de test dans des conditions standard définies et reproductibles.

EBC (Convention européenne des brasseries)

Pour le contrôle du produit et de la production, les brasseurs de bière doivent mesurer l'intensité de la couleur et la turbidité (trouble) dans les unités EBC, l'obscurité approximative d'une bière ou d'un moût, ainsi que la turbidité (trouble) quantitative de la bière. Les méthodes de la méthode de référence standard (MRS) et de la Convention européenne des brasseries (CBE) ont principalement remplacé l'échelle "Degrés Lovibond" ou "°L", les résultats MRS étant approximativement égaux à °L. La méthode de référence standard décrit l'utilisation d'un spectrophotomètre ou d'un photomètre mesurant l'atténuation de la lumière à 430 nm (bleu).

ICUMSA (Commission internationale pour des méthodes uniformes d'analyse du sucre)

Avec les méthodes de l'ICUMSA, des instructions détaillées sont données pour analyser tous les types de sucres, mélasses, etc. Pour l'évaluation de la couleur, l'extinction à 420 nm de longueur d'onde est contrôlée à une longueur de chemin optique définie. Sucre blanc pur, absorbant moins de lumière (valeur 45) que le sucre brun à la valeur 1000 pour une absorption élevée. Pour le calcul de la valeur ICUMSA, des paramètres supplémentaires doivent être testés, tels que la densité et l'indice de réfraction.

• E(420) : extinction mesurée à 420 nm
• d : longueur du trajet optique (cm)
• D : densité
• Bx : indice de réfraction (par ex. BRIX)

Gammes de couleurs VIS

Figure 4 : Gammes de longueurs d'onde individuelles par couleur du VIS.

Figure 5 : Exemple d'un mélange de boissons dans la gamme UV-VIS.