[實用新型]一種新型雙向反射分布函數快速測試系統

有效

• 申請號: 201822193927.8
• 申請日: 2018-12-26
• 公開（公告）號: CN209513614U
• 公開（公告）日: 2019-10-18
• 發明（設計）人: 代京京;王智勇;劉豫穎;趙思思;張景豪
• 申請（專利權）人: 北京工業大學;北京空間機電研究所
• 主分類號: G01N21/47
• 分類號: G01N21/47
• 代理公司: 北京匯信合知識產權代理有限公司 11335
• 代理人: 孫民興

本實用新型公開了一種新型雙向反射分布函數快速測試系統，半球型測試暗室的頂部設有通光孔，通光孔的正上方設有測試光源；半球型測試暗室的內球面上緊密排布有多個光電探測器，所有光電探測器與信號處理系統相連；半球型測試暗室內設有四維工作轉臺，待測樣品通過樣品支撐部件安裝在四維工作轉臺上，四維工作轉臺帶動待測樣品水平面旋轉和垂直面旋轉；測試光源的光束經準直后，經通光孔入射至待測樣品上；入射光經待測樣品散射后，散射光信號被光電探測器接收，光電探測器輸出信號至信號處理系統進行處理，得到待測樣品的雙向反射分布函數。本實用新型可實現2π半球空間范圍內樣品雙向反射分布函數的快速測量，測量精確度高。

技術領域

本實用新型涉及光學技術領域，具體涉及一種新型雙向反射分布函數快速測試系統。

背景技術

雙向反射分布函數(BRDF)是由美國學者Nicodemus于1970年提出，它表示了不同入射條件下物體表面在任意反射角的反射特性，如圖1所示。雙向反射分布函數是描述材料漫反射特性的重要函數，它是光輻射的反射幅亮度和入射輻照度的比值；其數學表達式為：

其中θ_i,為入射光的入射角和方位角，θ_r,為反射光的反射角和方位角。L_r是測試面元dA經過照射后在θ_r,方向上的輻亮度；E_i是θ_i,方向上入射光產生的表面輻照度。f_r是沿著方向θ_r,出射的輻照亮度和與沿著入射方向θ_i,入射在被測樣品表面產生的輻射照度之比，雙向反射分布函數是入射角θ_i,、反射角θ_r,和波長λ的函數，它由樣品表面粗糙度、介電常數、照射波長、偏振等因素決定。可見，測量樣品表面的雙向反射分布函數可以將入射到測試樣品表面的背景幅照度與樣品對背景輻射的漫反射亮度聯系起來，進而可以用來分析目標的光反射特性。

目前常用的BRDF測量裝置有兩種：一種是采用雙圓弧軌道實現半球范圍內方位角和入射角度的探測，如專利《一種測量物體表面雙向反射分布的裝置》，專利號：2009200033317.X，這種測量方法的局限性在于圓弧軌道遮光影響其測量結果以及受圓弧軌道加工精度不高，直接會影響到測量角度的定位精度不高，進而導致整個系統測量可靠性降低。

另一種裝置采用光源固定，樣品使用四維機械手固定，光電探測器可以安裝在垂直面內做±180°旋轉的方式完成對入射角和反射角的測量。如專利《一種新型雙向反射分布函數測量裝置》，專利號：201210075733.2，但是這種方式的局限性在于光電探測器接收面小，要求反射光束擴散角很小，這就意味著只能進行鏡面物體表面的散射，如果是粗糙表面則很難實現散射到整個半球空間的各個光信號的采集，導致信號誤差。

由上可知，目前測量表面雙向反射分布的裝置問題主要有：1、難以在線進行整個2π半球空間內反射數據的測量；2、測試精度較差，測試系統重復誤差加大；3、系統制造工藝復雜。

實用新型內容

針對上述問題中存在的不足之處，本實用新型提供一種新型雙向反射分布函數快速測試系統，其可通過四維工作轉臺改變樣品姿態，實現2π半球空間范圍內樣品雙向反射分布函數的測量。

本實用新型公開了一種新型雙向反射分布函數快速測試系統，包括：半球型測試暗室；

所述半球型測試暗室的頂部設有通光孔，所述通光孔的正上方設有測試光源；

所述半球型測試暗室的內球面上緊密排布有多個所述光電探測器，所有所述光電探測器與信號處理系統相連；

所述半球型測試暗室內設有四維工作轉臺，待測樣品通過樣品支撐部件安裝在所述四維工作轉臺上，所述四維工作轉臺帶動所述待測樣品水平面旋轉和垂直面旋轉。