3.4.1 密度测量方法
在印刷中，密度定义为表面吸收入射光的比例，但由于吸收光的数量很难用精密仪器来测量，因此密度就可间接表示为物体吸收光量大小的性质，即若吸收光量大，则密度高；若物体吸收光量小，则密度低。
当光射向不透明的物体时，一部分光被吸收，另一部分光被反射。定义光的反射率F为反射光通量Φf与入射光通量Φ0的比值，该比值为常数。
反射密度定义了反射光与密度之间的关系，等于反射率F的倒数再取以10为底的对数：
该定义不仅从数值上解释了密度，而且其值相当于以人眼所观察到的现象来描述密度。反射测定的结果与测量装置的几何条件和测试物体表面的光泽性质有密切的关系。在实际反射测量仪器中主要采用45°/0°和0°/45°两种几何测量条件。
当光射向具有光透过能力的物体时，光线有一部分被吸收，有一部分被透射。因此定义光的透射率ρ为透射光通量Φt与入射光通量Φ0的比值，该比值为常数。
透射密度是反映具有一定透明性的材料的吸收光的性能，用透射率的倒数再取以10为底的对数表示（密度越大，表明材料吸收的光越多）。设透射率为ρ，则透射密度D为
不同墨膜厚度的光学密度如图3-19所示。
在测定透射密度时要尽量满足如下条件：入射光束必须能从半空间体均匀地射到被测物体上，并且只测定垂直通过被测物的光线。入射光束经过乌布利希求变换就可以使光束满足上述条件。
在印刷行业应用最广泛的是使用密度计来测量光学密度。通常密度计由三部分组成，即照明系统、采集光和测量系统、信号处理系统。
照明系统由光源、照明光路和供给光源能量的电源组成。该系统使光源发出的光经过转换并符合ANI/ISO标准，使得光源的相对光谱分布符合标准光源A标准（2856K±100K）。
图3-19 不同墨膜厚度的光学密度
采集光和测量系统由光传感器、采集光的光路和只将可见光谱的那部分光线传送到光传感器而把其他部分光线过滤的滤色片组成。在进行密度测量时，密度计光路上有效光谱灵敏度（等于光传感器的相对光谱分布函数S（λ）r和滤色片的透射率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也是标准的。
信号处理系统得到代表入射光和接收到的光能量的光子信号，并进行计算和显示。
密度计的示意图如图3-20所示。
图3-20 密度计的示意图
密度测量系统不仅需要使密度计的光谱响应准确地模拟人眼视觉特性，还需要弥补人眼不能量化密度的缺陷，与此同时还要满足光学设计中的几何条件。
在用密度计测量色彩时就需要用到滤色片，而滤色片的一个重要特性参数就是带宽。滤色片的带宽就是允许通过的可见光谱的范围。
人眼视觉可感受到的可见光谱范围为400～700nm，其中，400～500nm为蓝色光谱，450～600nm为绿色光谱，500～700nm为红色光谱。而每种宽谱滤色片大约能够传过300nm范围内可见光中的100nm，其功能与人眼的红色、绿色、蓝色接收器相类似。图3-21描述了人眼的三种彩色感色机制大致的感光度。
图3-21 人眼的三种彩色感色机制大致的感光度（已将峰值调整为100%）
宽谱滤色片相当于彩色扫描仪中分色用的滤色片；窄谱滤色片一般为干涉滤色片，其带宽约为20nm。
宽谱密度计通常用于测量印刷系统中的某些属性，如墨量、印刷反差、曝光量、网点扩大率、偏色、灰度等。在使用窄谱密度计时，若光谱位于最大吸收波长的中心，则它具有最大的灵敏度，但它存在较大的死区，因此窄谱密度计通常用于测量已知颜色。
在密度计测量中，为了提高其准确性，标准化组织对印刷和摄影过程中用来测定和校准的标准参考材料（CRM）进行了定义，其中T-Ref就是一个CRM。而在检测中，由于密度计和相关环节的操作会对结果造成影响，因此就需要对由密度计引起的误差进行检测。
（1）检测密度计在操作中引起的变化，即检测操作人员和密度计产生的变量的稳定程度可用以下步骤来完成。
① 校准密度计，用T-Ref测试条检查，以在生产设定中才能正常使用。
② 使用等同于校准密度的青色、品红色、黄色、黑色和白色测试块的T-Ref测试条或采用制造商提供的测试条进行测试，要求每个测试条每小时读3次，在不关闭密度计的条件下至少测试20h，但不要求连续测20h。
③ 用X直方图/R图分析这些数据。将这20组3次的测量值中每组数的平均值绘在图上，计算最大和最小控制极限的范围。每种颜色采用一张X直方图/R图。
④ 利用结果来说明测量系统的不可靠性。
若同一个操作人员使用两台密度计测量，且使用相同的测试条，则能比较出密度计之间的差异；若两个操作人员使用同一台密度计测量，且使用相同的测试条，则能比较出操作人员之间的差异。
（2）密度计的摆放位置也会对检测造成影响，因此密度计自身引起的变量的检测通过以下步骤完成。
① 校准密度计，用T-Ref测试条检查，这样在生产设定中才能正常进行。
② 从印刷样张或打样样张上裁下白色、黑色、青色、品红色、黄色的测试条，将它们牢牢贴在密度计底座的小孔上，检查并确保在按下密度计测量头时，小孔能够完全被测试条覆盖。
③ 操作人员每隔2min按下测量头一次，直到获得至少20组的3个测量读数（测量60次）。
④ 将每种颜色都重复步骤③。
⑤ 利用结果来说明测量系统中密度计的不可靠性。
上述步骤用于排除人员对密度计的影响后，比较密度计本身的差异和密度计之间的差别。
（3）测量环境所引起的变量的步骤如下。
① 从统计的角度确认密度计测量头引起的变量的稳定程度。
② 创建一个系统，使得操作人员利用计算机通过遥控装置来启动密度计进行测量。这就排除了由于放置或上下动作产生的影响，使得密度计的测量头在任何时刻都处于向下的位置。
③ 将密度计所在的环境的温度设定为能够达到的最低温度，或将其放置到低温区域。
④ 在室温低时，操作人员每隔2min，利用计算机启动一次密度计光源，直到得到照射20组的3个测量读数（测量60次）。
⑤ 用T-Ref测试条或其他测试条对每种颜色重复步骤④，并用X直方图/R图来分析。
⑥ 设定室温，使得密度计处于所能达到的最高温的状态，或将其移动到温暖区域。
⑦ 在室温高时，操作人员每隔2min，利用计算机启动一次密度计光源，直到得到照射20组的3个测量读数（测量60次）。
⑧ 对每种颜色重复步骤⑦，并用X直方图/R图来分析。
⑨ 比较两组X直方图/R图平均值的分布范围，记下各种情况下密度计周围的温度。
（4）虽然照射到密度计周围区域的光线一般不会对密度计造成影响，但这种光线（游离光）会通过密度计对测量结果产生影响，评估由周围光线引起的变量的步骤如下。
① 用统计的方法确认密度计测量头引起的变量是稳定的，如温度的变化不会影响密度计的稳定性。
② 创建一个系统，使得操作人员利用计算机通过遥控装置来启动密度计进行测量。这排除了由于放置或上下动作引起的变化，使得密度计的测量头在任何时刻都处于向下的位置。
③ 将强光照射在密度计上或将密度计放置在明亮、持续照明的区域。
④ 在环境明亮的情况下，操作人员每隔2min，利用计算机启动一次密度计光源，直到得到照射20组的3个测量读数（测量60次）。
⑤ 用T-Ref测试条或其他测试条对每种颜色重复步骤④，并用X直方图/R图来分析。
⑥ 关闭光源，将密度计放在暗区域或将密度计罩住。
⑦ 在周围黑暗的环境下，操作人员每隔2min，利用计算机启动一次密度计光源，直到得到照射20组的3个测量读数（测量60次）。
⑧ 用T-Ref测试条或其他测试条对每种颜色重复步骤⑦，并用X直方图/R图来分析。
⑨ 比较两组X直方图/R图平均值的分布范围，指出周围环境的光线进入密度计后对测量的影响。
（5）在反射密度计中，光孔直径为2～4nm，虽然光孔直径在测量纸张上的实地测试块不是引起变量的主要原因，但它在测量半色调子区域中有较大的影响。因此为了确定这个变量的程度，可用同一制造商生产的两台密度计来测量。选择密度计时可使其中一台密度计的光孔直径约为2nm，另一台密度计的光孔直径较大（3.5nm或4nm）。测试步骤如下。
① 像生产设定那样校验两台密度计，用T-Ref测试条检查，确保它们都符合状态T响应。
② 用生产中一般使用的加网线数（133lpi、150lpi、120lpi等）的印刷控制条选用50%的网点测试块，先用大光孔的密度计测量，再用小光孔的密度计测量，将大光孔和小光孔的密度计的读数，分别记录在两张X直方图/R图上。
③ 重复步骤②，由相同的操作人员测量同一块50%的网点测试块。测量120次，其中60次（20组的3个测量读数）测量数据记录在大光孔的X直方图/R图上，另外60次测量数据记录在小光孔的X直方图/R图上。在测量时应把密度计放在50%的网点测试块上不同的位置。120个测量读数可以在一段时间内进行，不需要按照指定时间间隔来测量。
④ 分析两张X直方图/R图，比较两台设备产生的平均值和每组数值的分布范围。
上述步骤就说明了光孔直径对密度计和操作人员组成的系统产生的变量的影响程度。
（6）在测定影响密度计精度的变量中，密度计的校准也是至关重要的，其校准的方法如下。
① 使用能让操作人员利用计算机，通过遥控装置启动密度计的测量设备。
② 操作人员每隔1h启动一次密度计光源，在不关闭密度计的条件下持续4天。用T-Ref测试条或其他测试条的白色测试块来完成这个步骤。
③ 使用T-Ref测试条或其他测试条的黑色测试块重复步骤②。
④ 用控制图标出从白色测试块和黑色测试块得到的数据，在图上画出目标及光度测量系统的控制上限和控制下限。
⑤ 在读数逼近、达到、超过白色测试块和黑色测试块的控制限时，在图上指出密度计需重新校验的测量数目。