[发明专利]一种固体材料双向反射分布函数测量装置

说明书

本发明提出了一种固体材料双向反射分布函数测量装置，属于材料辐射特性测量技术领域。所述装置包括样品座、测量孔、光纤匹配套管、分路反射探测光纤束、激光器控制台、光功率计、光纤、紧定螺钉、球形罩壳、升降螺栓和电脑。所述固体材料双向反射分布函数测量装置具有结构简单、操作方便等特点。

技术领域

本发明涉及一种固体材料双向反射分布函数测量装置，属于材料辐射特性测量技术领域。

背景技术

双向反射分布函数(BRDF)最早是由美国学者Nicodemus于1970年提出，用以描述各种不同表面的空间反射分布特性，主要由材料表面的粗糙度、材料的介电常数、入射光的波长以及入射光的偏振特性等因素共同决定。双向反射分布函数广泛应用于航空航天、遥感探测、计算机图像处理、自然灾害及气候研究等诸多领域，除此之外，双向反射分布函数的测量结果也可以用于得到一些目标材料的发射率及吸收率。在激光主动探测、道路交通安全等领域更需要与入射光逆向的反射特性—后向反射特性。目前，常见的BRDF测量装置都着眼于与入射光方向不同的其他方向的反射量，较少涉及后向反射。少有的几种针对后向反射的测量装置都具有光路复杂、调节困难的缺点，很难实现对含后向反射的BRDF的快速、简便的测量。

发明内容

本发明为了解决当前含后向反射的BRDF的测量装置测量相应速度慢，结构复杂的问题，提供了一种简便快速、全方向的样品双向反射分布函数的测量装置，所采取的技术方案如下：

一种固体材料双向反射分布函数测量装置，所述装置包括样品座1、测量孔3、光纤匹配套管4、分路反射探测光纤束5、激光器控制台6、光功率计7、光纤8、紧定螺钉9、球形罩壳10、升降螺栓11和电脑12；

所述样品座1通过升降螺栓11安装于所述球形罩壳10内部；所述样品座1上设有左右对称的两个紧定螺钉9；所述测量孔3均匀分布于所述球形罩壳10上；所述球形罩壳10的壳体上设有两个光纤匹配套管4；一个所述光纤匹配套管4通过分路反射探测光纤束5与所述激光器控制台和光功率计7进行信号传输；另一个所述光纤匹配套管4通过光纤8与光功率计7进行信号传输；所述光功率计7的信号输出端与所述电脑12的信号输入端相连。

进一步地，所述装置检测的样品通过紧定螺钉9设置于所述样品座1上表面的中心位置；所述样品座1的高度和水平度通过所述升降螺栓11调节使样品2上表面与球形罩壳10的半球底面共面。

进一步地，所述样片2厚度<30mm，直径范围为45mm-90mm。

进一步地，所述固体材料双向反射分布函数测量装置的测量步骤如下：

步骤一、在测量进行之前，连接光路并对光纤进行固定；启动激光器控制台6，设定发射功率及温度，打开激光器控制台温度控制，将温度控制在25℃；

步骤二、安装标准白板到样品座上，使用紧定螺钉对所述标准白板位置固定，并调整样品座高度及水平度，使标准白板上表面与球形罩壳的半球底面共面；

步骤三、用光纤匹配套管4更改分路探测光纤束5或光纤8在球形罩壳10上的位置，测量标准白板的各个方向的反射功率并记为P_白板；

步骤四、将标准白板更换为待测样品，重复步骤二、步骤三、步骤四，测得数据记为P_样品；

步骤五、然后根据步骤三和步骤四分别获得的数据P_白板和p_样品，通过测得白板功率的值与样品功率的比较计算间接测得固体材料双向反射分布函数的值；

进一步地，步骤五所述固体材料双向反射分布函数间接测量计算方法的模型中，以标准白板作为参考标准，并将其反射视作比较理想的漫射体，其各方向双向反射分布函数值均为用同方向样品反射得到的功率值与白板反射得到的功率值进行比较，即可测得样品的在该方向的双向反射分布函数值，其具体计算模型如下：