[發明專利]消除盛裝容器對水表面BRDF測量影響的測量容器和測量方法

無效

• 申請號: 201310246454.2
• 申請日: 2013-06-20
• 公開（公告）號: CN103344612A
• 公開（公告）日: 2013-10-09
• 發明（設計）人: 童廣德;王彪;岳慧
• 申請（專利權）人: 上海無線電設備研究所
• 主分類號: G01N21/51
• 分類號: G01N21/51
• 代理公司: 上海信好專利代理事務所(普通合伙) 31249
• 代理人: 張妍;張靜潔

技術領域

本發明涉及目標與環境激光散射特性測量技術領域，尤其涉及一種消除盛裝容器對水表面BRDF測量影響的測量容器和測量方法。

背景技術

物體的空間反射特性主要取決于輻射光源的性質、物體的反射特性及光源-物體-接收器間的相對位置，若一束光均勻輻射到足夠大的表面上，如圖1所示，描述表面反射特性的量是雙向反射分布函數（簡稱BRDF)????????????????????????????????????????????????

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式中，θ是天頂角，φ是方位角，所有同入射聯系的量用下標i表示，同反射聯系的量用下標r表示，L為輻射亮度，E為輻照度。雙向反射分布函數描述了上半球空間任意角度入射、上半球空間任意反射角度的反射強度。

水體中含有的溶解物質、懸浮體和種類繁多的活性有機體（統稱為水體中的雜質）造成了水體的不同或者同一水體的不均勻性，使得光在水表面的散射除了與水體表面波形相關外，還與水體中的雜質相關。海上激光雷達探測技術研究的主要問題之一就是確定激光在海面的散射特性。

海水的空間反射特性可以采用平靜海水面的雙向反射分布函數（BRDF）和海表面波形描述。海表面波形與海情相關；實驗室主要研究不同雜質的海水雙向反射分布函數，通過對比不同海水的BRDF，確定不同海水的散射特性差別。建立海水的BRDF測量系統，測量不同海水的BRDF。

如圖2所示，雙向反射分布函數測量儀包含光纜連接的激光源和激光照射器，光纜連接的激光探頭和激光探測器，以及電纜連接的樣品承載臺和三軸電機驅動控制器，還包含電路連接激光源、激光探測器和三軸電機驅動控制器的計算機，激光源和激光照射器、激光探頭和激光探測器，以及樣品承載臺和三軸電機驅動控制器都設置在暗箱內。

雙向反射分布函數測量儀，可以測量任何材料或物體的散射特性。它快速方便地測量輝度能量分布或者散射分布里面的光譜組成，更重要的是，系統測量的BRDF/BTDF?完美表現了3D空間入射的光線在被測量表面的散射行為。如對花崗巖材料表面的散射，采用雙向反射分布函數測量儀測量出來，測試曲線如圖3所示。

雙向反射分布函數測量儀的待測樣品尺寸較小，直徑只有4cm左右，同時樣品的深度（或者說高度）有限。

由于水體具有透射特性，在樣品尺寸比較小的情況下，盛裝水體樣本的容器必然會對測量結果有影響，甚至導致水體BRDF不可測。

如圖4所示，常規容器是圓柱形容器，直徑4cm、深2cm，雙向反射分布函數測量儀發射的一束入射光斑a，除了水體表面的反射a1，還有容器底部的反射b，測量結果必然含有容器底部的貢獻，影響了測量結果。

發明內容

本發明提供的一種消除盛裝容器對水表面BRDF測量影響的測量容器和測量方法，可消除容器對測量的影響，可解決水體等透明類目標的激光散射特性測量的需求。

為了達到上述目的，本發明一種消除盛裝容器對水表面BRDF測量影響的測量容器，該容器包含杯體和設置在杯體內的反射裝置；

所述的反射裝置包含鏡面和支撐鏡面的支架。

所述的杯體內壁涂敷吸光材料。

所述的支架固定在容器底面，鏡面支撐在支架上，可繞支點轉動。

本發明還提供一種基于消除盛裝容器對水體樣本影響的測量容器的水表面BRDF測量方法，該方法包含以下步驟：

步驟1、系統校平；

設定樣品待測表面平整，該待測平面為測量坐標系XOY平面，坐標原點為平面中心，Z軸向上，通過BRDF測量系統校平，確保測量坐標系的XOY平面與大地的水平面保持平行；

步驟2、測量系統校準定標；

步驟3、樣品表面高度校準；

確保樣品坐標系與測量坐標系XOY吻合，要求樣品待測表面的高度位置剛好在測量坐標系的XOY平面；

步驟4、樣品測量。

所述的步驟1包含以下步驟：

步驟1.1、首先選用平整鏡面反射鏡置于樣品承載臺，調整樣品承載臺的俯仰和方位，確保樣品承載臺平面與測量坐標系XOY平面平行；

步驟1.2、調整法國光彩牌雙向反射分布函數測量儀的支撐點，使樣品承載臺平面與大地水平面平行。

所述的步驟2包含以下步驟：

步驟2.1、選擇測量譜段對應濾波器；

步驟2.2、調整激光源與激光探測器的相對位置，使二者正對，調整激光源強度，完成激光探測器強度定標；