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BRDF透反射率測試系統(tǒng)
可見紅外雙向反射/透射分布函數(shù)測量儀
測量方案
根據(jù)雙向反射/透射分布函數(shù)的定義，BRDF測量方法是分別測出入射光譜輻照度和反射/透射光譜輻亮度，兩者之比即為BRDF/BTDF。
雙向反射分布函數(shù)的測量平臺如圖3所示。照明光纖探頭和接收光纖探頭分別固定在帶滑軌的懸臂梁上，測試材料樣片放置在樣品臺上，通過懸臂梁的圓周運動以及照明和接收光纖探頭在懸臂梁上的滑動獲得不同的光照與觀測條件。整個過程在計算機的控制下實現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動采集與處理。
整個測量設(shè)備包括照明系統(tǒng)、探測系統(tǒng)、測量機械系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。在測量過程中，通過接口軟件將輻射測量軟件和測量機械系統(tǒng)的控制軟件整合在一起，通過計算機自動控制實驗的整個測量過程，使得實驗操作起來簡便、快速、省時。同時，研制數(shù)據(jù)采集軟件，實時進行數(shù)據(jù)采集并輸出結(jié)果。
1、 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)支架采用鋁合金型材搭建，外表美觀，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。
2、 光源及探測器支架采用弧形導(dǎo)軌，探測器以導(dǎo)軌做導(dǎo)向?qū)崿F(xiàn)角度范圍的測量；探頭部分光纖連接，光纖有小彎折半徑要求，所以要求光纖在弧形導(dǎo)軌上并隨弧形導(dǎo)軌一起移動。
3、 三個獨立的嵌套導(dǎo)軌系統(tǒng)滿足各個探測器和光源能獨自做旋轉(zhuǎn)調(diào)整，光源調(diào)整軌道安裝在300mm直徑轉(zhuǎn)臺上，可沿Z軸做水平轉(zhuǎn)動，滿足各方向*確角度的檢測需求，二個獨立導(dǎo)軌系統(tǒng)交于同一圓心（旋臺中心），位于轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)軸線上，同軸*.5-1mm。
4、樣品臺跟隨旋轉(zhuǎn)臺一起轉(zhuǎn)動，以實現(xiàn)探測方位角相對于樣品能360度調(diào)整，而照明方位角相對于樣品固定。
5、 電腦軟件操作控制系統(tǒng)電機移動（在一臺電腦上的一個軟件中，調(diào)節(jié)方便），實現(xiàn)*確的點位控制，小角度分辨率0.1°，角度調(diào)節(jié)速度可控。
BRDF透反射率測試系統(tǒng)參數(shù)
測量光譜參數(shù) | 光譜范圍 | 可見光近紅外：400-1100nm/400-2500nm |
光譜分辨率 | 可見光通道分辨率為1nm，近紅外通道的分辨率為10nm | |
照明光源調(diào)整 | 照明范圍 | 自動調(diào)整：天頂角：θ=[00；850] 方位角相對于樣品固定。 |
角解析度 | 天頂角0.50 | |
定位精度 | 天頂角±0.50 | |
光源光譜范圍 | λ=300-2500nm | |
光譜解析度 | 寬光譜輸出, 可配置濾光片調(diào)節(jié)輸出 | |
照明光源型號 | 150W鹵素?zé)?Halogen) | |
物體上被照明區(qū)域的大小 | 自動調(diào)整，10 mm 直徑 | |
反射觀測調(diào)整 | 觀測范圍 | 自動調(diào)整： 天頂角：θ=[00；300] （90°附近有10°左右觀測死角）； 方位角：φ=[00；3600]。 |
角解析度 | 0.50 | |
定位精度 | ±0.50 | |
透射觀測調(diào)整 | 觀測范圍 | 自動調(diào)整： 天頂角：θ=[00；300]； 方位角：φ=[00；3600]。 |
透射觀測 | 0.50 | |
定位精度 | ±0.50 | |
探測器及光譜儀 | 光譜儀 | 380-1100nm /380-2500nm |
光譜儀附件 | 見附表 | |
探測器光譜范圍 | λ=200-2500nm | |
光譜解析度 | 1nm@400-1100nm 10nm@1000-2500nm | |
雜散光 | ≤1% | |
操作軟件
1. 該軟件主要功能包括運動平臺控制、光譜儀控制、手動/全自動測量、數(shù)據(jù)采集保存。
2、運動平臺共有四個旋轉(zhuǎn)自由度：旋轉(zhuǎn)臺（方位0~360°）、照明臂（俯仰0~90°）、反射測
量臂（俯仰0~90°）和透射測量臂（60°~90°），對應(yīng)1~4 軸號。通過該軟件能控制這四
個軸的運動參數(shù)，如移動到目標角度、置零、回原點、停止等，并能顯示當前狀態(tài)，如當
前角度等。
3. 光譜儀控制：
（1）顯示已連接的光譜儀通道，可設(shè)置測量光譜間隔。
（2）選擇測量模式為幅度模式或反射/透射模式。在選擇反射/透射模式前需進行存白、存黑操作。
（3）顯示光譜儀默認的測量參數(shù)，并可對“平滑像素"、“平均次數(shù)"、“積分時間"等參數(shù)進行更改。
（4）在幅度模式下，在“開始測量"按鈕得到光譜后，通過“存白"按鈕保存參考， “存黑"按鈕保存暗背景。
4. 手動采集：通過軟件設(shè)置運動平臺的角度位置和光譜儀參數(shù)，“手動測量"可采集一次反射/投射數(shù)據(jù)。
5. 全自動采集：該軟件能控制運動平臺和光譜儀協(xié)同工作，以實現(xiàn)全自動反射/投射數(shù)據(jù)采集。
(1) 設(shè)定平臺運動方案
①、設(shè)定旋轉(zhuǎn)臺調(diào)整角度范圍（起始角度和終止角度）、步進角度；
②、設(shè)定照明臂調(diào)整角度范圍（起始角度和終止角度）、步進角度；
③、設(shè)定反射/透射臂調(diào)整角度范圍（起始角度和終止角度）、步進角度；
注：調(diào)整角度范圍應(yīng)是步進角度的整數(shù)倍；在一個測量方案中，旋轉(zhuǎn)臺、照明臂、反射/透射臂的角度可以是固定在某個角度，將該軸的起始角度和終止角度設(shè)成某一相同值即可。
(2) 設(shè)定光譜儀參數(shù)
(3) “全自動測量"，運動平臺各軸跑到起始角度，然后按照行三級掃描——反射/透射臂（探測臂俯仰角）掃描，再進行二級掃描——旋轉(zhuǎn)臺（探測方位角）掃描，后進行掃描——照明臂掃描的順序運動。
(4) 運動平臺每跑到一個位置，需穩(wěn)定一段時間，然后光譜儀再進行測量采集。
6. 數(shù)據(jù)保存
光譜儀的每一次測量都輸出的一組數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)為兩列，*列是波長，第二列是與波長對應(yīng)的反射/透射比。該數(shù)據(jù)保存為txt文件，文件名中包含測量序號以及三個角度信息如：
“2.12.128_照明臂角度_探測臂方位角度_探測臂俯仰角度.txt"。其中，測量序號的格式為“掃描序號.二級掃描序號.三級掃描序號"，例如“2.12.128"的含義為照明臂第2個掃描位置. 旋轉(zhuǎn)臺第12個掃描位置. 探測臂第128個掃描位置。
功能與配置
1. 功能
各種材料可見光至近紅外雙向反射分布函數(shù)與雙向透射分布函數(shù)的自動測量。
2. 配置
(1) 光譜儀：雙通道
(2) 測量平臺：四個旋轉(zhuǎn)自由度
(3) 測量儀與轉(zhuǎn)臺的接口軟件；
(4) 光譜測量軟件；
(5) 控制/測量計算機（為了便于測量，需配置1臺高性能筆記本電腦，用于測量數(shù)據(jù)的采集與存儲
應(yīng)用:
●航天遙感
●地質(zhì)測量
●精密制導(dǎo)
●目標仿真
●光學(xué)設(shè)計
●VR
●LED設(shè)計
●化妝品效果測試
