[發明專利]一種高動態范圍精密散射特性測量系統

在審

• 申請號: 201810329934.8
• 申請日: 2018-04-13
• 公開（公告）號: CN108535218A
• 公開（公告）日: 2018-09-14
• 發明（設計）人: 黃智強;范真節;謝偉民
• 申請（專利權）人: 黃智強
• 主分類號: G01N21/47
• 分類號: G01N21/47
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 楊學明;顧煒

本發明提供一種高動態范圍精密散射特性測量系統，精確獲取被測樣品表面散射特性的分布和大小。該檢測系統主要包括光源模塊、信號調制模塊、能量衰減模塊、準直擴束模塊、偏振模塊、會聚鏡組、針孔、聚焦鏡組、待測樣品、可變光闌、耦合鏡組、視場光闌、光電探測器、消光陷阱、數據處理系統、信號解調模塊、消光暗室、光源角度掃描機構、樣品調整機構和探測器角度掃描機構。該散射特性測量系統具有高動態范圍、高精度、波長范圍寬、可進行偏振調制等優點。

技術領域

本發明屬于高精度測量技術領域，具體涉及一種高動態范圍精密散射特性測量系統，其能夠對散射特性進行精確測量。

背景技術

二十世紀七十年代以前，各國學者一直沒有找到有效地研究各種目標材料在空間光照反射分布特性的方法。直到1970年，美國Nicodemus將雙向反射分布函數(BRDF)概念正式引入目標散射特性研究中，它很好地將材料表面的反射和散射特性有機地統一于同一概念中。在國外，目標散射特性研究始終是在保密狀態下進行的，美國在這方面的研究在世界上處于最高水平。它不但建立了一大批先進的測試設備和實驗基地，為武器的研制提供了大量目標和背景下散射和傳輸特性數據，而且在理論研究方面也完成主要目標散射特性的計算，建立了數據庫，形成了一大批應用成果。

1980年，美國亞利桑那州立大學F.O.Bartell等人在論文中詳細介紹了雙向反射分布函數(BRDF)的概念，從定義法和參考試樣法兩個角度論述了雙向反射分布函數定量測量原理，給出了測量數學表達式，指出測量中實際樣品的尺寸、實測光束的大小、接收探測器的視場等方面應注意的問題。但由于輻射探測、轉角精度、信號測量水平、光干涉程度等諸多因素的影響，測量精度要達到±20％都很困難。

武器系統的探測、識別、跟蹤及制導的研制和仿真都離不開目標與環境的散射特性，因此目標散射特性數據精度十分重要和關鍵。1993年，美國Goddard國家航空宇宙航行局與Montana州TMA技術公司SCHIFF等人側重討論了BTDF誤差來源和各種用于校準BRDF的方法。這里光源采用高亮度弧氨燈和可編程單色儀，波長覆蓋0.23～0.9μm，可調帶寬小于4nm，他們設計的從紫外到近紅外BRDF散射測量裝置，在考慮上述誤差的前提下，測量散射角大于80°時精度較高。這是當時研制的可調寬光譜波段最精確的BRDF測量裝置，但那時他們并沒有認識到BRDF測量與系統幾何尺寸和測角儀機械精度的關系。

隨著現代空間光學、光電子器件等學科的發展,光學系統對零部件表面的要求越來越高,尤其是零部件表面的散射特性。目標表面散射特性是可探測和可識別物理量的科學描述，揭示目標與背景的自身屬性，主要涉及目標的雙向反射分布函數(BRDF)和雙向透射分布函數(BTDF),建立目標散射特性數據庫，對于激光雷達系統日益完善化，光電制導武器的設計、偵察、遙感衛星、巡航導彈的圖像分析，目標特征的控制，目標選擇技術中目標回波的識別提供技術依據。

綜上所述，必須探索一種表面散射特性量方法，建立一套能對表面散射特性進行精確測量的系統，即高動態范圍精密散射特性測量系統，在科研生產中對目標表面散射特性進行精確測量，從而更好的解決工業生產中的實際問題。

另外，該測量系統還可以用于寶石表面、化妝品效果展示、汽車車漆和車膜表面以及醫藥方面等等，總之，隨著激光技術和現代工業技術的向前發展，對樣品表面散射特性的研究越來越深入，建立一套能無損、精確測量散射特性的檢測系統變得十分迫切。

發明內容

本發明要解決的技術問題為：提供一種高動態范圍精密散射特性測量系統，在科研生產中對目標表面散射特性精確測量，從而更好的解決工業生產中的實際問題。