[發明專利]一種光譜二向性測量系統

無效

• 申請號: 201410532946.2
• 申請日: 2014-10-10
• 公開（公告）號: CN104296873A
• 公開（公告）日: 2015-01-21
• 發明（設計）人: 潘蔚;唐義;尹力;鐘生東;閆吉慶;田青林;張學彬;南一冰;朱慶煒;崔璐
• 申請（專利權）人: 核工業北京地質研究院
• 主分類號: G01J3/42
• 分類號: G01J3/42;G01N21/25
• 代理公司: 核工業專利中心 11007
• 代理人: 高尚梅

技術領域

本發明屬于光譜測量技術領域，具體涉及一種能夠測量巖石等材料的光譜各向異性的光譜二向性測量系統。

背景技術

目前，遙感技術領域的光譜測量普遍利用光譜儀在自然光或人工散射光源的條件下測量物體的反射光譜。由于無法控制光源照射的角度和周圍物體鄰近效應的影響，而不能準確地測量物體在不同角度入射光照射下各個方向的反射特性。由于很多材料的反射特性具有各向異性，即二向性，利用太陽光或室內光源、手動操作光譜儀是無法準確測量材料的這種反射特性，從而影響光譜測量結果的精度和應用效果。

發明內容

本發明需要解決的技術問題為：現有光譜測量裝置無法準確測量物體在不同角度入射光照射下各個方向的反射特性，影響光譜測量結果的精度和應用效果。

本發明的技術方案如下所述：該裝置包括穩壓電源和平行光源，穩壓電源為平行光源供電，平行光源出射光照射待測樣品；還包括可移動平臺、旋轉龍骨、探頭標尺和樣品旋轉夾持框；其中，穩壓電源為平行光源提供強度可調的電流；旋轉龍骨包括水平設置在可移動平臺上方、能夠進行水平旋轉的圓盤，和垂直于可移動平臺的半圓；用于固定光譜儀光纖探頭的探頭標尺能夠沿旋轉龍骨的半圓移動，并通過調整探頭標尺的位置調整光譜儀光纖探頭與樣品旋轉夾持框之間的距離；樣品旋轉夾持框夾持待測樣品，其位于平行光源發射的光線與探頭標尺所固定的光譜儀光纖探頭延長線交點所在平面內，且在水平旋轉電機和垂直旋轉電機的控制下進行俯仰方向、水平方向的旋轉。旋轉龍骨的水平旋轉，實現了光譜儀探頭方位角的變化，探頭標尺沿龍骨半圓的移動實現了光譜儀探頭高度角的變化。

所述平行光源包括光源和準直系統，準直系統通過放置在光源和樣品旋轉夾持框之間的平凸透鏡和光闌實現：光源位于平凸透鏡焦點處，使光源發出的光經平凸透鏡后成為一束平行光；所述光闌設置于凸透鏡相對于光源另一側，通過光闌遮擋實現光斑大小調節。

所述可移動平臺為一個平臺，其平臺上部標刻有0-360°角度值的刻度圓；

所述旋轉龍骨包括平行于可移動平臺的圓盤和與圓盤垂直相交于直徑的半圓：圓盤能夠在可移動平臺上方水平旋轉，可移動平臺上的刻度圓圍繞圓盤標刻，圓盤上的指針指示旋轉龍骨所處的可移動平臺刻度圓方位角；半圓上標刻角度刻度。

所述樣品旋轉夾持框，位于旋轉龍骨圓盤圓心處，其包括水平旋轉電機、俯仰旋轉電機和夾持框：固定有待測樣品的夾持框安裝在俯仰旋轉電機上，實現待測樣品的俯仰旋轉；俯仰旋轉電機和夾持框整體安裝在水平旋轉電機上，實現待測樣品的水平旋轉。

所述探頭標尺指向樣品旋轉夾持框的一端通過探頭固定裝置固定光譜儀光纖探頭；所述探頭固定裝置具有外小內大的階梯狀圓孔，靠內部的大孔直徑大于光譜儀光纖探頭直徑，靠外部的小孔直徑小于光譜儀光纖探頭直徑。

所述光譜二向性測量系統還包括連接件：連接探頭標尺的連接件套裝在旋轉龍骨的半圓上，帶動探頭標尺沿旋轉龍骨的半圓移動，且探頭標尺能通過連接件實現與樣品旋轉夾持框之間的距離調整。

所述平行光源還包括散熱系統，所述散熱系統包括散熱片和風扇：散熱片加裝在光源周圍，使光源向外散發；風扇將散熱片散發出的熱量排出。

本發明的有益技術效果在于：

(1)本發明的一種光譜二向性測量系統，是一種能夠精確測量巖石反射光譜各向異性的室內光學測量系統，可以配合地面光譜在暗室中使用。該測量系統通過測量相同入射-接收條件下待測樣品反射亮度和白板反射亮度，得到待測樣品在不同波段的反射率，即樣品的光譜；通過調節不同的入射和接收角度組合，獲得待測樣品在任意方向入射光照射下，在不同方向的反射光譜。

(2)本發明的一種光譜二向性測量系統，平行光源通過準直系統實現均勻出射光，通過穩壓電源和散熱系統保持光源溫度穩定性。

(3)本發明的一種光譜二向性測量系統，樣品旋轉夾持框采用電機控制模塊，實現高精度入射條件控制控制。

(4)本發明的一種二向性測量系統，平行光源固定不動，利用樣品夾持旋轉框改變待測樣的方位和俯仰角度實現光線入射條件變化，利用旋轉龍骨方位變化、沿龍骨半圓滑動的光源儀探頭標高度角變化和探頭標尺半徑方向伸縮實現接受方位角、高度角和接受距離的變化。

附圖說明

圖1為本發明的一種光譜二向性測量結構示意圖；

圖中：1-穩壓電源，2-平行光源，3-移動平臺，4-旋轉龍骨，5-連接件，6-探頭標尺，7-樣品旋轉夾持框。

具體實施方式