4 1950年—1956年棉花分級(jí)室規(guī)范要求的發(fā)展與改進(jìn)

1950年至1956年，美國(guó)的研究人員開發(fā)和改進(jìn)了更高效的漫反射玻璃。新的設(shè)計(jì)采用單獨(dú)的防紫外燈管，新型燈管的熒光顏色替代了以往必須通過(guò)使用“日光”和“藍(lán)色”兩種熒光管的設(shè)計(jì)方式。這樣的改進(jìn)允許使用相同尺寸的4個(gè)燈管，取代了早期照明單元中由兩個(gè)不同尺寸燈管進(jìn)行組合的情況。改進(jìn)后的燈管也更加耐用（熒光燈的額定壽命為7500小時(shí)，而鎢燈只是接近700小時(shí)）。同時(shí)，放置照明單元的規(guī)格也有所改進(jìn)，一是高度向上移動(dòng)1英尺，調(diào)整為10英尺，隔距減少了1英尺，調(diào)整為7英尺。這意味著，滿足60～80英尺燭光要求時(shí)不再有困難，因?yàn)楦倪M(jìn)后的照明系統(tǒng)安裝時(shí)接近100～110英尺燭光。由于燈的流明輸出在其額定壽命期間將最多降低30%，這意味著即使使用已經(jīng)燃燒了數(shù)千小時(shí)的燈，如果鎢燈保持更新，照明水平應(yīng)當(dāng)滿足規(guī)范。

之后，美國(guó)官方制定了棉花分級(jí)室安裝照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)規(guī)格。圖11～圖14展示出了用于幾個(gè)不同大小或形狀分級(jí)室的布局圖片，其具有接收、運(yùn)輸和辦公空間。照明系統(tǒng)均設(shè)置在離地面10英尺，間距為7英尺。由于在天然采光條件下工作時(shí)，棉花分級(jí)員習(xí)慣于試驗(yàn)臺(tái)平行于天窗的方向工作，因此，對(duì)于人工照明的實(shí)驗(yàn)室也使用了相同的設(shè)計(jì)。

圖11 小型臨時(shí)性棉花分級(jí)室設(shè)計(jì)圖

圖12 美國(guó)東南棉花種植區(qū)域棉花分級(jí)室設(shè)計(jì)方案

圖14 美國(guó)東南棉花種植區(qū)域棉花分級(jí)室設(shè)計(jì)方案（改編版）

研究認(rèn)為，對(duì)于單排試驗(yàn)臺(tái)應(yīng)該使用不小于3個(gè)照明單元，根據(jù)實(shí)驗(yàn)室的大小，設(shè)置照明單元的行數(shù)，照明單元的設(shè)置應(yīng)是偶數(shù)行。用于照明小房間的最小規(guī)格是兩行，每行4個(gè)照明單元（如圖11所示）。試驗(yàn)臺(tái)應(yīng)平行于照明的方向放置。

5 周圍環(huán)境的顏色在照明設(shè)備中很重要

美國(guó)的研究表明，墻壁、天花板、地板、家具甚至棉花本身的顏色對(duì)房間中的照明具有相當(dāng)大的影響。對(duì)反射光的物理量以及照明工程師稱為“亮度對(duì)比”的心理、物理效應(yīng)都有影響。研究認(rèn)為，分級(jí)室應(yīng)涂上中性色，以便沒(méi)有一種彩色顏色，無(wú)論是棉花或任何其他環(huán)境色，比另一種更加突出或減弱。中性色可以是淺色或深色。分級(jí)室中使用的灰度或反射率取決于進(jìn)入其中并到達(dá)分級(jí)表面的光量。在由自然光線照亮的房間中，選擇適當(dāng)?shù)纳钌?，落在墻上的光就?huì)被吸收。相反，如果分級(jí)室只有一個(gè)適度的光量應(yīng)該將墻壁漆成淺色，這樣更多的光可以反射回房間。

對(duì)于具有人工照明的房間，例如那些墻壁到墻壁檢查照明的房間，周圍環(huán)境應(yīng)該是淺色（近白色）的顏色，以保存照明，并盡可能減少亮度對(duì)比度。如下為美國(guó)農(nóng)業(yè)部2012年發(fā)布的棉花分級(jí)室環(huán)境設(shè)施使用的顏色技術(shù)條件：

墻壁，不深于孟賽爾中性色9.0/。

天花板，白色或盡可能接近白色，不能深于孟賽爾中性色9.5/。

分級(jí)員站立的墊子應(yīng)為黑色。

分級(jí)臺(tái)為淺灰色，臺(tái)面為黑色。（最初的設(shè)計(jì)，臺(tái)面為灰色。后來(lái)的研究認(rèn)為，當(dāng)分級(jí)臺(tái)覆蓋白色棉花時(shí)，黑色能夠保持較高的光反射率。）

包裹樣品的紙張不應(yīng)覆蓋大面積的感官檢驗(yàn)區(qū)域。紙張額外的區(qū)域應(yīng)被折疊在棉樣下方來(lái)防止出現(xiàn)上述情況。因?yàn)槊藁ㄎⅫS發(fā)紅的自然色調(diào)，比起在一個(gè)中性色背景中觀察棉花，棉花在藍(lán)色紙張上會(huì)看起來(lái)偏白，在棕色紙張上會(huì)看起來(lái)偏灰。

注：孟賽爾中性值量表包括從黑色（0/）到白色（10/）的視覺(jué)上相等步驟的一系列中性灰度。Munsell Neutral 7.0/表示淺灰色，8.0 /和8.5/表示越來(lái)越淺的灰色，9.5/是非常好的白色。

6 照明設(shè)備維護(hù)

對(duì)安裝棉花分級(jí)照明裝置的實(shí)驗(yàn)室來(lái)說(shuō)，很重要的工作是燈和設(shè)備必須適當(dāng)?shù)鼐S護(hù)以保持照明水平。

如下是美國(guó)農(nóng)業(yè)部提供的維護(hù)建議：

1.日常檢查。

（a）在進(jìn)行即時(shí)目視檢查時(shí)，應(yīng)立即查看每個(gè)照明單元中的所有管和孔是否在正常。也許情況很好，但只要分級(jí)員在分級(jí)臺(tái)工作，就應(yīng)負(fù)責(zé)檢查工作區(qū)域燈的狀態(tài)。

（b）每天一次或兩次，對(duì)燈管的工作狀態(tài)進(jìn)行檢查。

2.更換管和燈。

（a）熒光燈管的預(yù)期壽命為7000 h～7500 h或大約3個(gè)季節(jié)的使用。25W白熾燈是700h，如果電流波動(dòng)很大，這可能會(huì)變化。

（b）發(fā)現(xiàn)閃爍的燈管或燈管熄滅，應(yīng)立即更換。

（c）使用適當(dāng)類型的管或燈進(jìn)行更換。

（d）將分級(jí)燈登記，并在每個(gè)燈上標(biāo)記初始安裝日期，英尺燭光讀數(shù)和換管日期。一個(gè)檢驗(yàn)季節(jié)應(yīng)建立一個(gè)明確的更換計(jì)劃。

（e）英尺燭光讀數(shù)應(yīng)該在檢驗(yàn)季節(jié)開始時(shí)制圖或記錄，并且應(yīng)該在整個(gè)季節(jié)至少每周讀數(shù)以確定光強(qiáng)度。

（f）隨著預(yù)期壽命的接近，燈管的流明輸出下降，當(dāng)管件從原始讀數(shù)減少30%時(shí)，就應(yīng)當(dāng)更換了。應(yīng)在安裝時(shí)，參照讀數(shù)記錄，計(jì)算下降趨勢(shì)。

7 基于棉花顏色分級(jí)的光譜能量分布

美國(guó)的研究認(rèn)為，棉花顏色分級(jí)工作中使用的照明光譜能量分布是非常重要的。有研究人員在照明上的研究?jī)?nèi)容主要是彩色相位技術(shù)，其細(xì)節(jié)不容易解釋。事實(shí)上，有些燈的顏色大致相同，看起來(lái)相似，不能通過(guò)目視觀察來(lái)區(qū)分它們，但在光譜中是相當(dāng)不同的。圖15中給出了兩組熒光燈的典型相對(duì)能量曲線。一組是標(biāo)準(zhǔn)的，具有最大流明效率；另一組是DeLuxe，具有更多的能量在長(zhǎng)波長(zhǎng)區(qū)域紅色端光譜中提供更好的顏色再現(xiàn)。這意味著對(duì)于許多產(chǎn)品，在標(biāo)準(zhǔn)燈下的顏色將不同于在相同顏色的DeLuxe燈下的顏色。樣品中的色移量將取決于其自身吸收和反射可能落在其上的光譜能量的不同波長(zhǎng)的能力。對(duì)于棉花，如圖16所示，棉花樣品的分光光度法曲線，從高到低的等級(jí)，灰色到黃色在顏色等級(jí)上染色。曲線是平滑和規(guī)則的，沒(méi)有可能存在于其他產(chǎn)品中的獨(dú)特吸收帶的跡象。

圖15 兩組熒光燈的典型相對(duì)能量曲線

圖16 棉花樣品的分光光度法曲線

圖17 棉花色彩分級(jí)推薦的日光范圍內(nèi)理論和實(shí)際光源的相對(duì)能量曲線

簡(jiǎn)單地說(shuō)，為保證在人工照明條件下與日光下的分級(jí)效果相同，替代照明應(yīng)當(dāng)具有與在陽(yáng)光下一樣的相對(duì)能量分布和波長(zhǎng)范圍，令人滿意的替代照明應(yīng)當(dāng)具有與來(lái)自北部的輕微陰天的天空相同的相對(duì)能量分布。顏色研究中真正重要的是照明的光譜分布，但是通常使用關(guān)于色溫的簡(jiǎn)化描述來(lái)描述顏色。

如圖17所示，棉花色彩分級(jí)推薦的日光范圍內(nèi)理論和實(shí)際光源的相對(duì)能量曲線，接近7500K，采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的平均日光-C.I.E曲線與以前的I.C.I.光源C曲線用于比較和參考。顯示了7500K日光和幾種日光替代物的相對(duì)能量曲線。由Smith博士研究所的Abbot博士報(bào)告的“日光的測(cè)量曲線”被用作標(biāo)記為“Gibson理論天空”曲線的基礎(chǔ)。濾波白熾燈的曲線表示已經(jīng)能夠達(dá)到的7500K的最佳人工日光，雖然它沒(méi)有像我們所想象的那樣接近日光曲線的再現(xiàn)，但幾乎與光源C一樣好，被用作平均日光的國(guó)際比色標(biāo)準(zhǔn)，而對(duì)于Examolite的曲線，雖然不太接近7500K的理論天窗曲線，但是比任何單一熒光燈都更接近， 比較它的曲線，例如，下一張幻燈片中的日光熒光燈的曲線（圖18），在棉花分級(jí)單元中使用的單獨(dú)和組合燈的光譜能量曲線。曲線1：3個(gè)日光熒光; 曲線2：兩個(gè)20瓦的藍(lán)色熒光; 曲線3：4個(gè)25瓦銀碗燈絲燈。其包含用于開發(fā)棉花檢查單元的單獨(dú)的和組合的燈的光譜能量光譜。向標(biāo)記為1的日光曲線添加藍(lán)色的曲線標(biāo)記為2，使得右側(cè)的曲線標(biāo)記為1+2。該曲線表示制造用于這些單元的特殊Examolite熒光燈管的相對(duì)光譜能量。Examolite裝置的25瓦鎢絲燈的能量分布如曲線3所示。通過(guò)添加這些燈，紅色的相對(duì)量增加，藍(lán)色減少，如標(biāo)記為1+2+3的實(shí)線曲線所示。在曲線上方延伸的條表示激活熒光燈中的熒光粉的汞的過(guò)量能量，是“汞線”。

圖18 棉花分級(jí)單元中使用的單獨(dú)和組合燈的光譜能量曲線

8 小結(jié)

視覺(jué)判斷是棉花顏色等級(jí)測(cè)定的基礎(chǔ)。因此，棉花分級(jí)室中的照明的質(zhì)量和數(shù)量成為重要問(wèn)題。美國(guó)在早期研究的基礎(chǔ)上，在1914年到1956年間，做了大量研究工作。從“政府型天窗”的自然日光天窗被廣泛使用，到1949年，棉花分級(jí)員開始適應(yīng)除日光以外的條件下進(jìn)行分級(jí)的習(xí)慣。在1950年至1956年期間照明系統(tǒng)的發(fā)展和改進(jìn)，取得了很多實(shí)質(zhì)性成果，這個(gè)研究過(guò)程值得我們學(xué)習(xí)和借鑒。