[发明专利]地物光谱多角度测试系统

说明书

本发明公开了一种地物光谱多角度测试系统，光学检测设备技术领域，本发明的地物光谱多角度测试系统，由测试平台、光源系统和光源支架组成，在结构上采用铝合金型材和圆弧形铝合金型材轨道，光源系统沿圆弧形铝合金型材轨道0‑90度范围内偏转，可极大简化系统结构降低系统重量；通过天顶角旋转机构可带动光纤探测器在光纤距上样品台一定距离内做半球空间旋转，以及通过方位角旋转机构在一定直径内做水平旋转，可对不同大小和体积的漫反射物体反射特性进行测量，特别是用于遥感技术领域中对地物三维空间光分布进行测量，本测试系统可以在航天遥感、地理信息、海洋开发、气候研究、军工信息等领域得到广泛应用。

技术领域

本发明涉及光学检测设备技术领域，具体涉及一种地物光谱多角度测试系统。

背景技术

双向反射分布函数(BRDF)是反映材料表面空间反射特性的基本物理量，它描述了来自指定方向的入射光线经材料表面反射到空间各个方向的反射光分布。对于地物的表面，在不同视角观测到材料表面形貌由BRDF决定。由于BRDF是一个复杂的多维函数，通常用简化的漫反射和镜面反射模型来描述完整的反射特性。

目前国内外常用的集中BRDF测量方案，主要是通过改变探测器、样品和光源的相对位置来实现入射和反射方向在空间的变化。在测量实验中，对转角精度不作要求时的设计方案较为简单，在一些有特殊要求的情况下需要同时使用多个转台和平移台；此外，在一些装置中测角仪工作台被放置在真空环境里，一些仪器还通过使用多个探测器或光纤来提高灵敏性并实现快速取样，该方法结构复杂，成本高。

此外，目前国内外常用的光源方案，结构复杂，重量大，加工制造成本高昂，光照面积有限，对于较大测试样品实验存在一定困难，且光照均匀性较差。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种地物光谱多角度测试系统，仅采用一个测试平台和一个探测器来实现快速取样，满足实验室可见光谱、红外光谱BRDF测试和户外遥感测试需要，同时简化现有光源系统结构，降低成本，能增大光照面积，光照能量高且更均匀。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

地物光谱多角度测试系统，由测试平台、光源系统和光源支架组成；

所述测试平台包括：

平台支架；

位于平台支架上方的方位角旋转机构，所述方位角旋转机构包括带有中心孔的上层圆盘和下层圆盘，所述上层圆盘通过动力机构驱动能够相对于下层圆盘实现360度正反两个方向水平旋转，所述下层圆盘固定在平台支架上；

位于上层圆盘圆心处的上样品台，用于放置被测物体；

以及固定于上层圆盘圆周上的天顶角旋转机构，所述天顶角旋转机构通过步进电机驱动在竖直平面内实现±90度旋转，其顶部安装有光纤探测器，所述光纤探测器通过方位角旋转机构和天顶角旋转机构实现对被测物体在半球形范围内的三维空间反射光分布测量；

所述光源支架包括圆弧形轨道，所述光源支架与下层圆盘固定连接；

所述光源系统滑动于圆弧形轨道上，所述光源系统为标准A光光源或离轴非球面反射光源，其入射角度活动范围为0-90度。

优选地，所述天顶角旋转机构包括由垂直架和水平架组成的框架，所述竖直架的底端通过转轴与步进电机和减速器相连，所述水平架通过竖直架上的滑道和固定旋钮实现在1米范围内的高度调整，光纤探测器安装在水平架的一端，使探测器头对准方位角旋转机构的中心。

优选地，所述方位角旋转机构的上层圆盘通过固定于中心的转轴与步进电机和减速器相连，所述下层圆盘作为上层圆盘的旋转底座与平台支架固定相连。

优选地，所述光纤探测器通过X-Y双向微位移台实现垂直方向正负70-80毫米的高度调节以及水平方向正负1-2毫米的微调。