材料雙向散射特性測(cè)量裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種材料雙向散射特性測(cè)量裝置及方法，所述材料雙向散射特性測(cè)量裝置包括：光源發(fā)射機(jī)構(gòu)、光源軌道、光源移動(dòng)機(jī)構(gòu)、探測(cè)器、探測(cè)器軌道、探測(cè)器移動(dòng)機(jī)構(gòu)、軌道轉(zhuǎn)向器、目標(biāo)轉(zhuǎn)盤、測(cè)量控制器和數(shù)據(jù)處理器。通過(guò)設(shè)置光源發(fā)射機(jī)構(gòu)、光源軌道、光源移動(dòng)機(jī)構(gòu)、探測(cè)器、探測(cè)器軌道、探測(cè)器移動(dòng)機(jī)構(gòu)、軌道轉(zhuǎn)向器、目標(biāo)轉(zhuǎn)盤、測(cè)量控制器和數(shù)據(jù)處理器，能夠自動(dòng)控制材料雙向散射特性測(cè)量裝置進(jìn)行測(cè)量，降低了環(huán)境和人工對(duì)測(cè)量造成的影響，提高了測(cè)量的準(zhǔn)確率。
【專利說(shuō)明】材料雙向散射特性測(cè)量裝置及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及材料光學(xué)性能檢測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是指一種材料雙向散射特性測(cè)量裝置及方法。

【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，在材料的光學(xué)性能研宄領(lǐng)域，雙向反射分布函數(shù)已經(jīng)是一個(gè)被廣泛認(rèn)可的綜合指標(biāo)，在航天遙感、地理信息、海洋開發(fā)、自然災(zāi)害監(jiān)測(cè)、氣候研宄、軍工信息等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。
[0003]現(xiàn)有的材料雙向散射特性研宄主要是基于測(cè)量數(shù)據(jù)的數(shù)學(xué)建模和數(shù)字仿真?，F(xiàn)有的材料雙向散射特性測(cè)量裝置，在進(jìn)行測(cè)量時(shí)受環(huán)境影響較大，測(cè)量角度范圍受限大，無(wú)法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種材料雙向散射特性測(cè)量裝置及方法，能夠全自動(dòng)進(jìn)行材料雙向散射特性的測(cè)量，提高了測(cè)量的準(zhǔn)確性，降低了人為操作的干擾。
[0005]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的實(shí)施例提供一種材料雙向散射特性測(cè)量裝置，所述材料雙向散射特性測(cè)量裝置包括:光源發(fā)射機(jī)構(gòu)、光源軌道、光源移動(dòng)機(jī)構(gòu)、探測(cè)器、探測(cè)器軌道、探測(cè)器移動(dòng)機(jī)構(gòu)、軌道轉(zhuǎn)向器、目標(biāo)轉(zhuǎn)盤、測(cè)量控制器和數(shù)據(jù)處理器，所述光源軌道為圓弧形軌道，所述光源發(fā)射機(jī)構(gòu)通過(guò)所述光源移動(dòng)機(jī)構(gòu)與所述光源軌道連接，所述探測(cè)器軌道為圓弧形軌道，所述探測(cè)器通過(guò)所述探測(cè)器移動(dòng)機(jī)構(gòu)與所述探測(cè)器軌道連接，所述軌道轉(zhuǎn)向器分別與所述光源軌道和所述探測(cè)器軌道連接，所述目標(biāo)轉(zhuǎn)盤設(shè)置在所述軌道轉(zhuǎn)向器頂部，所述測(cè)量控制器與所述光源發(fā)射機(jī)構(gòu)、光源軌道、光源移動(dòng)機(jī)構(gòu)、探測(cè)器、探測(cè)器軌道和探測(cè)器移動(dòng)機(jī)構(gòu)連接，所述數(shù)據(jù)處理器與所述光源發(fā)射機(jī)構(gòu)和所述探測(cè)器連接。
[0006]優(yōu)選的，所述光源軌道上設(shè)置有光源線纜懸掛機(jī)構(gòu)，所述探測(cè)器軌道上設(shè)置有探測(cè)器線纜懸掛機(jī)構(gòu)。
[0007]優(yōu)選的，所述光源線纜懸掛機(jī)構(gòu)為平行懸掛重力回線機(jī)構(gòu)，所述探測(cè)器線纜懸掛機(jī)構(gòu)為萬(wàn)向節(jié)回轉(zhuǎn)懸吊機(jī)構(gòu)。
[0008]優(yōu)選的，所述光源發(fā)射機(jī)構(gòu)包括光源生成器、傳輸光纖、平行光轉(zhuǎn)換器，所述光源生成器通過(guò)所述傳輸光纖與所述平行光轉(zhuǎn)換器連接，所述光源生成器包括激光器和氙燈中的至少一種。
[0009]優(yōu)選的，所述探測(cè)器包括信號(hào)耦合電路、峰值保持電路、A/D轉(zhuǎn)換器、信號(hào)采集器和串行接口，所述信號(hào)耦合電路與所述峰值保持電路連接，所述峰值保持電路與所述A/D轉(zhuǎn)換器連接，所述A/D轉(zhuǎn)換器與所述信號(hào)采集器連接，所述信號(hào)采集器與所述串行接口連接。
[0010]優(yōu)選的，所述軌道轉(zhuǎn)向器包括第一轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)軸、第二轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)軸、第一連接器和第二連接器，所述第一連接器的兩端分別與所述光源軌道的底部和所述第一轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)軸連接，所述第而連接器的兩端分別與所述探測(cè)器軌道的底部和所述第而轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)軸連接。
[0011]優(yōu)選的，所述目標(biāo)轉(zhuǎn)盤設(shè)置在所述第一轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)軸和第二轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)軸上方。
[0012]優(yōu)選的，所述光源軌道為1/4圓弧軌道，所述探測(cè)器軌道為1/4圓弧軌道；所述光源移動(dòng)機(jī)構(gòu)為光源移動(dòng)車，所述探測(cè)器移動(dòng)機(jī)構(gòu)為探測(cè)器移動(dòng)車。
[0013]優(yōu)選的，
[0014]所述目標(biāo)轉(zhuǎn)盤，用于盛放待測(cè)目標(biāo)材料；
[0015]所述軌道轉(zhuǎn)向器，用于帶動(dòng)光源軌道和探測(cè)器軌道轉(zhuǎn)動(dòng)，調(diào)整光源軌道和探測(cè)器軌道位置；
[0016]所述光源軌道，用于為光源移動(dòng)機(jī)構(gòu)提供移動(dòng)軌道；
[0017]所述光源移動(dòng)機(jī)構(gòu)，用于帶動(dòng)光源發(fā)射機(jī)構(gòu)在光源軌道上移動(dòng)；
[0018]所述光源發(fā)射機(jī)構(gòu)，用于產(chǎn)生光源對(duì)待測(cè)目標(biāo)材料進(jìn)行照射；
[0019]所述探測(cè)器軌道，用于為探測(cè)器移動(dòng)機(jī)構(gòu)提供移動(dòng)軌道；
[0020]所述探測(cè)器移動(dòng)機(jī)構(gòu)，用于帶動(dòng)探測(cè)器發(fā)射機(jī)構(gòu)在探測(cè)器軌道上移動(dòng)；
[0021]所述探測(cè)器，用于接收不同方位和角度下的待測(cè)目標(biāo)材料的反射回波并轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)處理器；
[0022]所述測(cè)量控制器，用于控制光源發(fā)射機(jī)構(gòu)、光源軌道、光源移動(dòng)機(jī)構(gòu)、探測(cè)器、探測(cè)器軌道和探測(cè)器移動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行測(cè)量；
[0023]所述數(shù)據(jù)處理器，用于對(duì)所述光源發(fā)射機(jī)構(gòu)和所述探測(cè)器發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。
[0024]本發(fā)明還提供一種材料雙向散射特性測(cè)量方法，所述材料雙向散射特性測(cè)量方法包括:
[0025]設(shè)備儀器初始化，將待測(cè)目標(biāo)材料放置在目標(biāo)轉(zhuǎn)盤上；
[0026]測(cè)量控制器控制軌道轉(zhuǎn)向器和光源移動(dòng)機(jī)構(gòu)調(diào)整光源發(fā)射機(jī)構(gòu)的位置和角度，利用光源發(fā)射機(jī)構(gòu)對(duì)待測(cè)目標(biāo)材料進(jìn)行照射；
[0027]測(cè)量控制器控制探測(cè)器接收待測(cè)目標(biāo)材料的反射回波，控制探測(cè)器軌道盒探測(cè)器移動(dòng)機(jī)構(gòu)調(diào)整探測(cè)器角度，探測(cè)不同位置和角度的待測(cè)目標(biāo)材料的反射回波直至完成半球空間的待測(cè)目標(biāo)材料的回波特性測(cè)量；
[0028]數(shù)據(jù)處理器搜集數(shù)據(jù)并對(duì)所述搜集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理得到待測(cè)目標(biāo)材料回波測(cè)量值；
[0029]將所述待測(cè)目標(biāo)材料替換為標(biāo)準(zhǔn)板，重復(fù)所述測(cè)量控制器控制軌道轉(zhuǎn)向器和光源移動(dòng)機(jī)構(gòu)調(diào)整光源發(fā)射機(jī)構(gòu)的位置和角度，利用光源發(fā)射機(jī)構(gòu)對(duì)待測(cè)目標(biāo)材料進(jìn)行照射至所述測(cè)量控制器控制探測(cè)器接收待測(cè)目標(biāo)材料的反射回波，控制探測(cè)器軌道盒探測(cè)器移動(dòng)機(jī)構(gòu)調(diào)整探測(cè)器角度，探測(cè)不同位置和角度的待測(cè)目標(biāo)材料的反射回波直至完成半球空間的待測(cè)目標(biāo)材料的回波特性測(cè)量；
[0030]數(shù)據(jù)處理器搜集數(shù)據(jù)并對(duì)所述搜集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理得到標(biāo)準(zhǔn)板回波測(cè)量值；
[0031]數(shù)據(jù)處理器將所述待測(cè)目標(biāo)材料回波測(cè)量值與所述標(biāo)準(zhǔn)板回波測(cè)量值對(duì)比得到待測(cè)目標(biāo)材料雙向散射特性。
[0032]本發(fā)明的上述技術(shù)方案的有益效果如下:
[0033]上述方案中，通過(guò)設(shè)置光源發(fā)射機(jī)構(gòu)、光源軌道、光源移動(dòng)機(jī)構(gòu)、探測(cè)器、探測(cè)器軌道、探測(cè)器移動(dòng)機(jī)構(gòu)、軌道轉(zhuǎn)向器、目標(biāo)轉(zhuǎn)盤、測(cè)量控制器和數(shù)據(jù)處理器，能夠自動(dòng)控制材料雙向散射特性測(cè)量裝置進(jìn)行測(cè)量，降低了環(huán)境和人工對(duì)測(cè)量造成的影響，提高了測(cè)量的準(zhǔn)確率。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0034]圖1為本發(fā)明實(shí)施例的材料雙向散射特性測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)圖；
[0035]圖2為本發(fā)明實(shí)施例的材料雙向散射特性測(cè)量裝置的探測(cè)器結(jié)構(gòu)連接圖示意圖；
[0036]圖3為本發(fā)明實(shí)施例的材料雙向散射特性測(cè)量方法流程圖；
[0037]圖4為本發(fā)明實(shí)施例的材料雙向散射特性測(cè)量結(jié)果示意圖。
[0038][主要元件符號(hào)說(shuō)明]
[0039]光源發(fā)射機(jī)構(gòu)I ;
[0040]光源軌道2 ；
[0041]光源移動(dòng)機(jī)構(gòu)3 ;
[0042]探測(cè)器4 ；
[0043]探測(cè)器軌道5 ;
[0044]探測(cè)器移動(dòng)機(jī)構(gòu)6 ；
[0045]軌道轉(zhuǎn)向器7 ；
[0046]目標(biāo)轉(zhuǎn)盤8 ；
[0047]測(cè)量控制器9 ;
[0048]數(shù)據(jù)處理器10 ；
[0049]信號(hào)耦合電路11 ；
[0050]峰值保持電路12;
[0051]A/D 轉(zhuǎn)換器 13;
[0052]信號(hào)采集器14;
[0053]串行接口15。

【具體實(shí)施方式】
[0054]為使本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0055]如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例的一種材料雙向散射特性測(cè)量裝置，所述材料雙向散射特性測(cè)量裝置包括:光源發(fā)射機(jī)構(gòu)1、光源軌道2、光源移動(dòng)機(jī)構(gòu)3、探測(cè)器4、探測(cè)器軌道5、探測(cè)器移動(dòng)機(jī)構(gòu)6、軌道轉(zhuǎn)向器7、目標(biāo)轉(zhuǎn)盤8、測(cè)量控制器9和數(shù)據(jù)處理器10，所述光源軌道2為圓弧形軌道，所述光源發(fā)射機(jī)構(gòu)I通過(guò)所述光源移動(dòng)機(jī)構(gòu)3與所述光源軌道2連接，所述探測(cè)器軌道5為圓弧形軌道，所述探測(cè)器4通過(guò)所述探測(cè)器移動(dòng)機(jī)構(gòu)6與所述探測(cè)器軌道5連接，所述軌道轉(zhuǎn)向器7分別與所述光源軌道2和所述探測(cè)器軌道5連接，所述目標(biāo)轉(zhuǎn)盤8設(shè)置在所述軌道轉(zhuǎn)向器7頂部，所述測(cè)量控制器9與所述光源發(fā)射機(jī)構(gòu)1、光源軌道2、光源移動(dòng)機(jī)構(gòu)3、探測(cè)器4、探測(cè)器軌道5和探測(cè)器移動(dòng)機(jī)構(gòu)6連接，所述數(shù)據(jù)處理器10與所述光源發(fā)射機(jī)構(gòu)I和所述探測(cè)器4連接。
[0056]本發(fā)明實(shí)施例的材料雙向散射特性測(cè)量裝置，通過(guò)設(shè)置光源發(fā)射機(jī)構(gòu)、光源軌道、光源移動(dòng)機(jī)構(gòu)、探測(cè)器、探測(cè)器軌道、探測(cè)器移動(dòng)機(jī)構(gòu)、軌道轉(zhuǎn)向器、目標(biāo)轉(zhuǎn)盤、測(cè)量控制器和數(shù)據(jù)處理器，能夠自動(dòng)控制材料雙向散射特性測(cè)量裝置進(jìn)行測(cè)量，降低了環(huán)境和人工對(duì)測(cè)量造成的影響，提高了測(cè)量的準(zhǔn)確率。
[0057]優(yōu)選的，所述光源軌道2上設(shè)置有光源線纜懸掛機(jī)構(gòu)，所述探測(cè)器軌道5上設(shè)置有探測(cè)器線纜懸掛機(jī)構(gòu)。
[0058]優(yōu)選的，所述光源線纜懸掛機(jī)構(gòu)為平行懸掛重力回線機(jī)構(gòu)，所述探測(cè)器線纜懸掛機(jī)構(gòu)為萬(wàn)向節(jié)回轉(zhuǎn)懸吊機(jī)構(gòu)。
[0059]優(yōu)選的，所述光源發(fā)射機(jī)構(gòu)I包括光源生成器、傳輸光纖、平行光轉(zhuǎn)換器，所述光源生成器通過(guò)所述傳輸光纖與所述平行光轉(zhuǎn)換器連接，所述光源生成器包括激光器和氙燈中的至少一種。
[0060]優(yōu)選的，如圖2所示，所述探測(cè)器4包括信號(hào)耦合電路11、峰值保持電路12、A/D轉(zhuǎn)換器13、信號(hào)采集器14和串行接口 15，所述信號(hào)耦合電路11與所述峰值保持電路12連接，所述峰值保持電路12與所述A/D轉(zhuǎn)換器13連接，所述A/D轉(zhuǎn)換器13與所述信號(hào)采集器14連接，所述信號(hào)采集器14與所述串行接口 15連接。
[0061]優(yōu)選的，所述軌道轉(zhuǎn)向器7包括第一轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)軸、第二轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)軸、第一連接器和第二連接器，所述第一連接器的兩端分別與所述光源軌道的底部和所述第一轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)軸連接，所述第而連接器的兩端分別與所述探測(cè)器軌道的底部和所述第而轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)軸連接。
[0062]優(yōu)選的，所述目標(biāo)轉(zhuǎn)盤8設(shè)置在所述第一轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)軸和第二轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)軸上方。
[0063]優(yōu)選的，所述光源軌道2為1/4圓弧軌道，所述探測(cè)器軌道4為1/4圓弧軌道；所述光源移動(dòng)機(jī)構(gòu)3為光源移動(dòng)車，所述探測(cè)器移動(dòng)機(jī)構(gòu)6為探測(cè)器移動(dòng)車。
[0064]優(yōu)選的，
[0065]所述目標(biāo)轉(zhuǎn)盤8，用于盛放待測(cè)目標(biāo)材料；
[0066]所述軌道轉(zhuǎn)向器7，用于帶動(dòng)光源軌道和探測(cè)器軌道轉(zhuǎn)動(dòng)，調(diào)整光源軌道和探測(cè)器軌道位置；
[0067]所述光源軌道2，用于為光源移動(dòng)機(jī)構(gòu)提供移動(dòng)軌道；
[0068]所述光源移動(dòng)機(jī)構(gòu)3，用于帶動(dòng)光源發(fā)射機(jī)構(gòu)在光源軌道上移動(dòng)；
[0069]所述光源發(fā)射機(jī)構(gòu)1，用于產(chǎn)生光源對(duì)待測(cè)目標(biāo)材料進(jìn)行照射；
[0070]所述探測(cè)器軌道5，用于為探測(cè)器移動(dòng)機(jī)構(gòu)提供移動(dòng)軌道；
[0071]所述探測(cè)器移動(dòng)機(jī)構(gòu)6，用于帶動(dòng)探測(cè)器發(fā)射機(jī)構(gòu)在探測(cè)器軌道上移動(dòng)；
[0072]所述探測(cè)器4，用于接收不同方位和角度下的待測(cè)目標(biāo)材料的反射回波并轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)處理器；
[0073]所述測(cè)量控制器9，用于控制光源發(fā)射機(jī)構(gòu)、光源軌道、光源移動(dòng)機(jī)構(gòu)、探測(cè)器、探測(cè)器軌道和探測(cè)器移動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行測(cè)量；
[0074]所述數(shù)據(jù)處理器10，用于對(duì)所述光源發(fā)射機(jī)構(gòu)和所述探測(cè)器發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。
[0075]1.光源發(fā)射機(jī)構(gòu)
[0076]采用1064nmYAG激光器泵浦三倍頻后的OPO可調(diào)諧激光激光器作為激光光源，通過(guò)光纖耦合到光源行走小車上的光源發(fā)射機(jī)構(gòu)變?yōu)榫鶆虻钠叫泄庹丈涞侥繕?biāo)上。
[0077]采用氙燈經(jīng)過(guò)橢圓反光碗反射后通過(guò)光纖耦合到光學(xué)行走小車上通過(guò)相同的光源發(fā)射機(jī)構(gòu)變?yōu)榫鶆虻钠叫泄庹丈涞侥繕?biāo)上。
[0078]2.探測(cè)器
[0079]信號(hào)耦合電路:將變化的交流信號(hào)通過(guò)電容耦合，以濾除直流信號(hào)。即只響應(yīng)經(jīng)過(guò)調(diào)制的光源信號(hào)，對(duì)其他的直流光源不響應(yīng)。
[0080]峰值保持電路:將變化的交流信號(hào)對(duì)電容充電，以保持信號(hào)的峰值。
[0081]A/D轉(zhuǎn)換器:將探測(cè)器光電變換的峰值模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。由于非常弱小，要想分辨目標(biāo)特性的細(xì)節(jié)，必須采用高分辨率的A/D轉(zhuǎn)換器，采用20位的和-差式A/D轉(zhuǎn)換器AD7703，其分辨力可達(dá)到2.5 μ V，信號(hào)范圍:0?2.5V，使測(cè)量更精準(zhǔn)。
[0082]信號(hào)采集器:通過(guò)單片機(jī)讀取A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集控制采用微處理器采c8051f021進(jìn)行，微處理器負(fù)責(zé)采集數(shù)據(jù)并保存。
[0083]串行接口:單片機(jī)將采集的數(shù)據(jù)通過(guò)RS-232接口發(fā)送給計(jì)算機(jī)。
[0084]計(jì)算機(jī):計(jì)算機(jī)接收單片機(jī)發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)，并在顯示器上顯示數(shù)據(jù)和曲線。
[0085]探測(cè)器選用在可見光和近紅外波段響應(yīng)都較高的探測(cè)器即可，如果一個(gè)探測(cè)器不能覆蓋所有波段采用拼接方法用兩塊探測(cè)器拼接來(lái)覆蓋所有波段。
[0086]4.光源軌道、探測(cè)器軌道
[0087]由于軌道的半徑超過(guò)1.5m，國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的加工設(shè)備很難加工。設(shè)計(jì)了一種整體焊接工藝保證加工精度。
[0088]5.光源移動(dòng)機(jī)構(gòu)、探測(cè)器移動(dòng)機(jī)構(gòu)
[0089]采用了多軸行走機(jī)構(gòu)保證小車在軌道上行走時(shí)的精度和定位精度。
[0090]6.光源線纜懸掛裝置
[0091]采用了平行懸掛加重力回線的裝置保證光源線纜不會(huì)和其他設(shè)備發(fā)生干涉，同時(shí)在收放線時(shí)不會(huì)積壓線纜。
[0092]7.接收器電纜懸掛裝置
[0093]采用了萬(wàn)向節(jié)式的回轉(zhuǎn)懸吊機(jī)構(gòu)保證光源小車運(yùn)動(dòng)時(shí)線纜不會(huì)影響探測(cè)。
[0094]8.測(cè)量控制器
[0095]工作站計(jì)算機(jī)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口與運(yùn)動(dòng)控制邏輯控制器連接。操作人員通過(guò)計(jì)算機(jī)上的控制界面發(fā)出控制指令，指令包括光源照射方位角、俯仰角，探測(cè)方位角、俯仰角及運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇、運(yùn)動(dòng)位移和速度等參數(shù)的設(shè)定。邏輯控制器根據(jù)接收到的指令控制運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)做相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)，同時(shí)邏輯控制器將運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)當(dāng)前的狀態(tài)、位置、運(yùn)行速度傳輸?shù)接?jì)算機(jī)控制界面上，實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的監(jiān)測(cè)。
[0096]邏輯控制器上的端子模塊和模擬量端子模塊可以實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)電源的管理，同時(shí)采集位置傳感器組的傳感器信號(hào)，保證系統(tǒng)的安全運(yùn)行。
[0097]如圖3所示為本發(fā)明實(shí)施例的材料雙向散射特性測(cè)量方法流程圖，所述材料雙向散射特性測(cè)量方法包括:
[0098]步驟301:設(shè)備儀器初始化，將待測(cè)目標(biāo)材料放置在目標(biāo)轉(zhuǎn)盤上；
[0099]步驟302:測(cè)量控制器控制軌道轉(zhuǎn)向器和光源移動(dòng)機(jī)構(gòu)調(diào)整光源發(fā)射機(jī)構(gòu)的位置和角度，利用光源發(fā)射機(jī)構(gòu)對(duì)待測(cè)目標(biāo)材料進(jìn)行照射。
[0100]步驟303:測(cè)量控制器控制探測(cè)器接收待測(cè)目標(biāo)材料的反射回波，控制探測(cè)器軌道盒探測(cè)器移動(dòng)機(jī)構(gòu)調(diào)整探測(cè)器角度，探測(cè)不同位置和角度的待測(cè)目標(biāo)材料的反射回波直至完成半球空間的待測(cè)目標(biāo)材料的回波特性測(cè)量。
[0101]步驟304:數(shù)據(jù)處理器搜集數(shù)據(jù)并對(duì)所述搜集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理得到待測(cè)目標(biāo)材料回波測(cè)量值。
[0102]步驟305:將所述待測(cè)目標(biāo)材料替換為標(biāo)準(zhǔn)板，重復(fù)所述測(cè)量控制器控制軌道轉(zhuǎn)向器和光源移動(dòng)機(jī)構(gòu)調(diào)整光源發(fā)射機(jī)構(gòu)的位置和角度，利用光源發(fā)射機(jī)構(gòu)對(duì)待測(cè)目標(biāo)材料進(jìn)行照射至所述測(cè)量控制器控制探測(cè)器接收待測(cè)目標(biāo)材料的反射回波，控制探測(cè)器軌道盒探測(cè)器移動(dòng)機(jī)構(gòu)調(diào)整探測(cè)器角度，探測(cè)不同位置和角度的待測(cè)目標(biāo)材料的反射回波直至完成半球空間的待測(cè)目標(biāo)材料的回波特性測(cè)量。
[0103]步驟306:數(shù)據(jù)處理器搜集數(shù)據(jù)并對(duì)所述搜集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理得到標(biāo)準(zhǔn)板回波測(cè)量值。
[0104]步驟307:數(shù)據(jù)處理器將所述待測(cè)目標(biāo)材料回波測(cè)量值與所述標(biāo)準(zhǔn)板回波測(cè)量值對(duì)比得到待測(cè)目標(biāo)材料雙向散射特性。
[0105]裝置建成后可在設(shè)定測(cè)量方位俯仰角及測(cè)量步長(zhǎng)后全自動(dòng)完成可見光(0.4-0.8 ym)，激光(400nm?2500nm)波段材料及部件的半球空間的內(nèi)雙向散射特性測(cè)量。
[0106](a)測(cè)量波段:可見光 0.4-0.8 μπι，激光 400nm ?2500nm
[0107](b)探測(cè)器軌道半徑:> 1200mm
[0108](c)有效行程:±1900
[0109](d)探測(cè)器軌道運(yùn)動(dòng)定位精度和重復(fù)定位精度:±0.10
[0110](e)探測(cè)器移動(dòng)機(jī)構(gòu)可沿探測(cè)器軌道運(yùn)動(dòng)
[0111](f)探測(cè)器移動(dòng)機(jī)構(gòu)有效行程:00?1790
[0112](g)探測(cè)器移動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)定位精度和重復(fù)定位精度:± 0.10
[0113](h)光源移動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)范圍00?90°
[0114](i)光源移動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)定位精度和重復(fù)定位精度:± 0.10
[0115]采用本發(fā)明實(shí)施例的方法及裝置對(duì)，其示例性測(cè)量結(jié)果如圖4所示。
[0116]以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明所述原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種材料雙向散射特性測(cè)量裝置，其特征在于，所述材料雙向散射特性測(cè)量裝置包括:光源發(fā)射機(jī)構(gòu)、光源軌道、光源移動(dòng)機(jī)構(gòu)、探測(cè)器、探測(cè)器軌道、探測(cè)器移動(dòng)機(jī)構(gòu)、軌道轉(zhuǎn)向器、目標(biāo)轉(zhuǎn)盤、測(cè)量控制器和數(shù)據(jù)處理器， 所述光源軌道為圓弧形軌道，所述光源發(fā)射機(jī)構(gòu)通過(guò)所述光源移動(dòng)機(jī)構(gòu)與所述光源軌道連接，所述探測(cè)器軌道為圓弧形軌道，所述探測(cè)器通過(guò)所述探測(cè)器移動(dòng)機(jī)構(gòu)與所述探測(cè)器軌道連接，所述軌道轉(zhuǎn)向器分別與所述光源軌道和所述探測(cè)器軌道連接，所述目標(biāo)轉(zhuǎn)盤設(shè)置在所述軌道轉(zhuǎn)向器頂部，所述測(cè)量控制器與所述光源發(fā)射機(jī)構(gòu)、光源軌道、光源移動(dòng)機(jī)構(gòu)、探測(cè)器、探測(cè)器軌道和探測(cè)器移動(dòng)機(jī)構(gòu)連接，所述數(shù)據(jù)處理器與所述光源發(fā)射機(jī)構(gòu)和所述探測(cè)器連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的材料雙向散射特性測(cè)量裝置，其特征在于，所述光源軌道上設(shè)置有光源線纜懸掛機(jī)構(gòu)，所述探測(cè)器軌道上設(shè)置有探測(cè)器線纜懸掛機(jī)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的材料雙向散射特性測(cè)量裝置，其特征在于，所述光源線纜懸掛機(jī)構(gòu)為平行懸掛重力回線機(jī)構(gòu)，所述探測(cè)器線纜懸掛機(jī)構(gòu)為萬(wàn)向節(jié)回轉(zhuǎn)懸吊機(jī)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的材料雙向散射特性測(cè)量裝置，其特征在于，所述光源發(fā)射機(jī)構(gòu)包括光源生成器、傳輸光纖、平行光轉(zhuǎn)換器，所述光源生成器通過(guò)所述傳輸光纖與所述平行光轉(zhuǎn)換器連接，所述光源生成器包括激光器和氙燈中的至少一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的材料雙向散射特性測(cè)量裝置，其特征在于，所述探測(cè)器包括信號(hào)耦合電路、峰值保持電路、八/0轉(zhuǎn)換器、信號(hào)采集器和串行接口，所述信號(hào)耦合電路與所述峰值保持電路連接，所述峰值保持電路與所述八/0轉(zhuǎn)換器連接，所述八/0轉(zhuǎn)換器與所述信號(hào)采集器連接，所述信號(hào)采集器與所述串行接口連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的材料雙向散射特性測(cè)量裝置，其特征在于，所述軌道轉(zhuǎn)向器包括第一轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)軸、第二轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)軸、第一連接器和第二連接器，所述第一連接器的兩端分別與所述光源軌道的底部和所述第一轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)軸連接，所述第而連接器的兩端分別與所述探測(cè)器軌道的底部和所述第而轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)軸連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的材料雙向散射特性測(cè)量裝置，其特征在于，所述目標(biāo)轉(zhuǎn)盤設(shè)置在所述第一轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)軸和第二轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)軸上方。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的材料雙向散射特性測(cè)量裝置，其特征在于，所述光源軌道為1/4圓弧軌道，所述探測(cè)器軌道為1/4圓弧軌道；所述光源移動(dòng)機(jī)構(gòu)為光源移動(dòng)車，所述探測(cè)器移動(dòng)機(jī)構(gòu)為探測(cè)器移動(dòng)車。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8任意一項(xiàng)所述的材料雙向散射特性測(cè)量裝置，其特征在于， 所述目標(biāo)轉(zhuǎn)盤，用于盛放待測(cè)目標(biāo)材料； 所述軌道轉(zhuǎn)向器，用于帶動(dòng)光源軌道和探測(cè)器軌道轉(zhuǎn)動(dòng)，調(diào)整光源軌道和探測(cè)器軌道位置； 所述光源軌道，用于為光源移動(dòng)機(jī)構(gòu)提供移動(dòng)軌道； 所述光源移動(dòng)機(jī)構(gòu)，用于帶動(dòng)光源發(fā)射機(jī)構(gòu)在光源軌道上移動(dòng)； 所述光源發(fā)射機(jī)構(gòu)，用于產(chǎn)生光源對(duì)待測(cè)目標(biāo)材料進(jìn)行照射； 所述探測(cè)器軌道，用于為探測(cè)器移動(dòng)機(jī)構(gòu)提供移動(dòng)軌道； 所述探測(cè)器移動(dòng)機(jī)構(gòu)，用于帶動(dòng)探測(cè)器發(fā)射機(jī)構(gòu)在探測(cè)器軌道上移動(dòng)； 所述探測(cè)器，用于接收不同方位和角度下的待測(cè)目標(biāo)材料的反射回波并轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)處理器； 所述測(cè)量控制器，用于控制光源發(fā)射機(jī)構(gòu)、光源軌道、光源移動(dòng)機(jī)構(gòu)、探測(cè)器、探測(cè)器軌道和探測(cè)器移動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行測(cè)量； 所述數(shù)據(jù)處理器，用于對(duì)所述光源發(fā)射機(jī)構(gòu)和所述探測(cè)器發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。
10.一種材料雙向散射特性測(cè)量方法，其特征在于，所述材料雙向散射特性測(cè)量方法包括: 設(shè)備儀器初始化，將待測(cè)目標(biāo)材料放置在目標(biāo)轉(zhuǎn)盤上； 測(cè)量控制器控制軌道轉(zhuǎn)向器和光源移動(dòng)機(jī)構(gòu)調(diào)整光源發(fā)射機(jī)構(gòu)的位置和角度，利用光源發(fā)射機(jī)構(gòu)對(duì)待測(cè)目標(biāo)材料進(jìn)行照射； 測(cè)量控制器控制探測(cè)器接收待測(cè)目標(biāo)材料的反射回波，控制探測(cè)器軌道盒探測(cè)器移動(dòng)機(jī)構(gòu)調(diào)整探測(cè)器角度，探測(cè)不同位置和角度的待測(cè)目標(biāo)材料的反射回波直至完成半球空間的待測(cè)目標(biāo)材料的回波特性測(cè)量； 數(shù)據(jù)處理器搜集數(shù)據(jù)并對(duì)所述搜集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理得到待測(cè)目標(biāo)材料回波測(cè)量值； 將所述待測(cè)目標(biāo)材料替換為標(biāo)準(zhǔn)板，重復(fù)所述測(cè)量控制器控制軌道轉(zhuǎn)向器和光源移動(dòng)機(jī)構(gòu)調(diào)整光源發(fā)射機(jī)構(gòu)的位置和角度，利用光源發(fā)射機(jī)構(gòu)對(duì)待測(cè)目標(biāo)材料進(jìn)行照射至所述測(cè)量控制器控制探測(cè)器接收待測(cè)目標(biāo)材料的反射回波，控制探測(cè)器軌道盒探測(cè)器移動(dòng)機(jī)構(gòu)調(diào)整探測(cè)器角度，探測(cè)不同位置和角度的待測(cè)目標(biāo)材料的反射回波直至完成半球空間的待測(cè)目標(biāo)材料的回波特性測(cè)量； 數(shù)據(jù)處理器搜集數(shù)據(jù)并對(duì)所述搜集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理得到標(biāo)準(zhǔn)板回波測(cè)量值；數(shù)據(jù)處理器將所述待測(cè)目標(biāo)材料回波測(cè)量值與所述標(biāo)準(zhǔn)板回波測(cè)量值對(duì)比得到待測(cè)目標(biāo)材料雙向散射特性。
【文檔編號(hào)】G01N21/47GK104458655SQ201410659883
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年11月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月18日
【發(fā)明者】蘇必達(dá), 鄧蓉, 范小禮, 王景峰, 華昊, 彭月, 王淑華 申請(qǐng)人:北京環(huán)境特性研究所