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BRDF系統(tǒng)
  • BRDF系統(tǒng)
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更新時(shí)間:2024-11-04 21:00:28

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BRDF系統(tǒng)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。

BRDF系統(tǒng)

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(yùn)動(dòng)以及照明和接收光纖探頭在懸臂梁上的滑動(dòng)獲得不同的光照與觀測條件。整個(gè)過程在計(jì)算機(jī)的控制下實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集與處理。

整個(gè)測量設(shè)備包括照明系統(tǒng)、探測系統(tǒng)、測量機(jī)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(jī)械系統(tǒng)的控制軟件整合在一起,通過計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)的整個(gè)測量過程,使得實(shí)驗(yàn)操作起來簡便、快速、省時(shí)。同時(shí),研制數(shù)據(jù)采集軟件,實(shí)時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集并輸出結(jié)果。

BRDF系統(tǒng)

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(dòng)。

3、 三個(gè)獨(dú)立的嵌套導(dǎo)軌系統(tǒng)滿足各個(gè)探測器和光源能獨(dú)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(dòng),滿足各方向*確角度的檢測需求,二個(gè)獨(dú)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(dòng),以實(shí)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(jī)移動(dòng)(在一臺電腦上的一個(gè)軟件中,調(diào)節(jié)方便),實(shí)現(xiàn)*確的點(diǎn)位控制,小角度分辨率0.1°,角度調(diào)節(jié)速度可控。

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(dòng)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(dòng)調(diào)整,10 mm 直徑

反射觀測調(diào)整

觀測范圍

自動(dòng)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(dòng)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(yùn)動(dòng)平臺控制、光譜儀控制、手動(dòng)/全自動(dòng)測量、數(shù)據(jù)采集保存。

2、運(yùn)動(dòng)平臺共有四個(gè)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(gè)軸的運(yùn)動(dòng)參數(shù),如移動(dòng)到目標(biāo)角度、置零、回原點(diǎn)、停止等,并能顯示當(dāng)前狀態(tài),如當(dāng)

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(jìn)行存白、存黑操作。

(3)顯示光譜儀默認(rèn)的測量參數(shù),并可對“平滑像素"、“平均次數(shù)"、“積分時(shí)間"等參數(shù)進(jìn)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(dòng)采集:通過軟件設(shè)置運(yùn)動(dòng)平臺的角度位置和光譜儀參數(shù),“手動(dòng)測量"可采集一次反射/投射數(shù)據(jù)。

5. 全自動(dòng)采集:該軟件能控制運(yùn)動(dòng)平臺和光譜儀協(xié)同工作,以實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)反射/投射數(shù)據(jù)采集。

(1) 設(shè)定平臺運(yùn)動(dòng)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(jìn)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(jìn)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(jìn)角度;

注:調(diào)整角度范圍應(yīng)是步進(jìn)角度的整數(shù)倍;在一個(gè)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(gè)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(dòng)測量",運(yùn)動(dòng)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(jìn)行二級掃描——旋轉(zhuǎn)臺(探測方位角)掃描,后進(jìn)行掃描——照明臂掃描的順序運(yùn)動(dòng)。

(4) 運(yùn)動(dòng)平臺每跑到一個(gè)位置,需穩(wěn)定一段時(shí)間,然后光譜儀再進(jìn)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(gè)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(gè)掃描位置. 旋轉(zhuǎn)臺第12個(gè)掃描位置. 探測臂第128個(gè)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(dòng)測量。

2. 配置

(1) 光譜儀:雙通道

(2) 測量平臺:四個(gè)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(jì)算機(jī)(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


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