[发明专利]一种材料光学特性测量装置

说明书

本发明提供了一种材料光学特性测量装置，包括积分球、照明光源、光学接收装置和消光部分，所述积分球球壁上设有测量窗口，在测量窗口的出射光路上设有光学接收装置，积分球还设有用于采集被测样品信号的采样窗口；所述消光部分位于被测样品测试区域的外围。与传统技术相比，本发明中被测样品测试区域外围的消光部分的设计可以极大降低光学接收装置来自测试区域以外的杂散光成分，具有测量精度高、操作简便等优点，可广泛应用于各种材料的光学特性测量领域。

【技术领域】

本发明涉及一种材料光学特性测量装置，属于光学特性测量领域范畴，特别涉及一种材料光学特性的测量仪器。

【背景技术】

随着现代工业的飞速发展，颜色、光谱反射率等成为衡量材料表面特性的重要指标，因此对各种材料的光学特性进行准确测量十分重要。其中对于不透光或半透光材料，其光学特性测量关键在于对材料表面反射光的测量；目前工业界常用的颜色或光谱反射率测量装置通常采用积分球来为测量提供漫射照明条件，进而由光学成像系统以及光学探测器对被测材料表面的反射光进行测量，如图1所示。

从图1中可以看出，实际应用中因为设备的系统误差以及操作误差，往往使得进入光学探测器的光线不仅仅来自于被测样品表面的反射光，还包含很多非期望光线，主要是采样窗口附近的积分球内壁的反射光，尤其当采样窗口较小时，这部分的杂散光影响更为明显，并且探测器所接收的这部分杂散光的比例会因为采样窗口处放置不同的测量对象而不同。然而在传统的仪器定标以及测量过程中，一般粗略地将这部分杂散光信号看作相等进行处理，这极大的影响了光学参数的测量准确度，不能真实的反应材料表面的光学特性。

例如，在对样品的反射率进行测量前，首先需要用可溯源至相关认证机构的零位校准盒和标准白板对测量仪器进行校准，即进行反射率定标，进而进行样品反射率测量，主要通过以下步骤进行：

1)将零位校准盒放置于采样窗口位置，根据探测器所接受的信号值AD₀进行零位校正；AD₀可表示为

AD₀＝kρ_黑+Z₀＝Z₀ (1)

2)取下零位校准盒，将标准白板放置于采样窗口位置进行校正；所接受的信号值AD₁可表示为：

AD₁＝kρ_白+Z₁ (2)

3)将待测样品放置于采样窗口处，所接受的信号值AD₂可表示为：

AD₂＝kρ_样+Z₂ (3)

公式(1)、(2)、(3)中，ρ_黑为零位校准盒的反射率(通常为0)，ρ_白为标准白板的反射率；ρ_样为被测样品真实的反射率；kρ_黑，kρ_白，kρ_样分别为在采样窗口处放置零位校准盒、标准白板以及被测样品时来自于采样窗口区域的信号值；Z₀,Z₁，Z₂分别为放置零位校准盒、标准白板以及待测样品时探测器所接收的杂散光信号。

分析可知，公式(1)、(2)、(3)中Z₀,Z₁，Z₂均由两部分组成，为系统本身的噪声S以及来自采样窗口边上积分球内壁的杂散光信号M₀、M₁或M₂，即：

Z₀＝S+M₀ (4)

Z₁＝S+M₁ (5)