一种气/液体光谱偏振二向反射模型特性测试装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种气/液体光谱偏振二向反射模型特性测试装置及方法，属于偏振光散射特性测量分析和光电成像技术领域，装置包括方形密闭箱、发射系统、后向散射接收系统、前向透射接收系统、检测系统、数据处理系统、电机控制系统和样品充排装置；可以在室内将气体充入方形密闭箱中模拟室外的环境，在不同天顶角和方位角下对气体前向透射和后向散射偏振光传输特性的测量，可根据需要设置气体的不同温湿度、不同压强，对高空中或矿下气体的模拟，也可根据实验装置测量结果建立不同气体不同温湿度不同压强下的BRDF数据库。亦可将海水充入方形密闭箱中模拟模拟一定压强或温湿度条件下海洋环境，通过测量液体的BRDF，可以掌握海面的偏振特性。偏振特性。偏振特性。

【技术实现步骤摘要】
的一端各连接有一个舵机，且三个舵机通过总线与电机控制系统连接，90
°
导轨Ⅰ、90
°
导轨Ⅱ和90
°
导轨Ⅲ的另一端均与360
°
双轨道滑轨滑动配合连接；
[0006]所述发射系统安装在90
°
导轨Ⅰ上，并能够通过驱动电机驱动使其相对于90
°
导轨Ⅰ移动，发射系统包括红外激光器、分光棱镜、起偏器、1/4玻片、扩束器和光功率计，红外激光器、分光棱镜、起偏器、1/4玻片和扩束器共光轴，分光棱镜用于将所述红外激光器发出的光分成两束能量相同的光束，一束作为测量光，依次经过起偏器、1/4玻片和扩束器射出后照射到前向透射接收系统上，另一束作为参考光，照射到光功率计的探头上；
[0007]所述后向散射接收系统安装在90
°
导轨Ⅱ上，并能够通过驱动电机驱动使其相对于90
°
导轨Ⅱ移动，后向散射接收系统包括凸透镜Ⅰ、光谱偏振相机Ⅰ、长波红外相机Ⅰ和凸透镜Ⅱ，光谱偏振相机Ⅰ和长波红外相机Ⅰ均与数据处理系统电学连接，凸透镜Ⅰ距离光谱偏振相机Ⅰ为一个透镜焦距，凸透镜Ⅱ距离长波红外相机Ⅰ为一个透镜焦距；
[0008]所述前向透射接收系统安装在90
°
导轨Ⅲ上，并能够通过驱动电机驱动使其相对于90
°
导轨Ⅲ移动，前向透射接收系统和发射系统始终保持正对，前向透射接收系统包括凸透镜Ⅲ、光谱偏振相机Ⅱ、长波红外相机Ⅱ和凸透镜Ⅳ，光谱偏振相机Ⅱ、长波红外相机Ⅱ均与数据处理系统电学连接，凸透镜Ⅲ距离光谱偏振相机Ⅱ为一个透镜焦距，凸透镜Ⅳ距离长波红外相机Ⅱ为一个透镜焦距；
[0009]所述检测系统包括压强传感器、湿度传感器、温度传感器、加热棒、气压罐和压强温湿度显示器，压强传感器、湿度传感器、温度传感器和加热棒位于方形密闭箱的侧壁，压强传感器、湿度传感器、温度传感器均与位于方形密闭箱外部的压强温湿度显示器电学连接；气压罐位于方形密闭箱外部，气压罐与方形密闭箱的内部连通，用于调控方形密闭箱内部气压；
[0010]所述数据处理系统包括计算机，用于采集后向散射接收系统和前向透射接收系统的数据及图像，并保存数据；
[0011]所述电机控制系统分别与用于驱动发射系统、后向散射接收系统和前向透射接收系统移动的驱动电机电连接；
[0012]所述样品充排装置通过导管与方形密闭箱连接，并在导管与方形密闭箱连接处设置有阀门。
[0013]根据本专利技术具体实施方案，所述发射系统通过铁板安装在90
°
导轨Ⅰ上，在铁板中心安装有带驱动轮的驱动电机，所述驱动轮与90
°
导轨Ⅰ的齿形带啮合，所述驱动电机与电机控制系统连接，通过电机控制系统控制所述驱动电机驱动发射系统相对于90
°
导轨Ⅰ移动。
[0014]根据本专利技术具体实施方案，所述后向散射接收系统通过铁板安装在90
°
导轨Ⅱ上，在铁板中心安装有带驱动轮的驱动电机，所述驱动轮与90
°
导轨Ⅱ的齿形带啮合，所述驱动电机与电机控制系统连接，通过电机控制系统控制所述驱动电机驱动后向散射接收系统相对于90
°
导轨Ⅱ移动。
[0015]根据本专利技术具体实施方案，所述前向透射接收系统通过铁板安装在90
°
导轨Ⅲ上，在铁板中心安装有带驱动轮的驱动电机，所述驱动轮与90
°
导轨Ⅲ的齿形带啮合，所述驱动电机与电机控制系统连接，通过电机控制系统控制所述驱动电机驱动前向透射接收系统相对于90
°
导轨Ⅲ移动。
[0016]本专利技术还提出了一种气/液体光谱偏振二向反射模型特性测试方法，其特征在于，所述方法基于所述的气/液体光谱偏振二向反射模型特性测试装置，具体包括如下步骤：
[0017]步骤一、准备实验环境
[0018]清洁方形密闭箱内部装置，测量并调节方形密闭箱箱内温度、湿度和压强以满足所需的实验条件，固定各实验器材，校准360
°
双轨道滑轨零位，保持方形密闭箱内黑暗环境；
[0019]步骤二、改变出射天顶角
[0020]关闭方形密闭箱的光学窗口，将所要测量的气体或液体样品通过导管充入方形密闭箱中，导管上设有气阀，保持发射系统和90
°
导轨Ⅰ不动；前向透射接收系统和发射系统始终保持正对，设定初始值为0
°
，通过电机控制系统控制后向散射接收系统所对应的驱动电机，驱动电机带动后向散射接收系统在90
°
导轨Ⅱ上移动，从而改变出射天顶角，计算机记录后向散射接收系统和前向透射接收系统的数据并拍摄红外图像进行保存；
[0021]步骤三、改变出射方位角
[0022]保持发射系统和90
°
导轨Ⅰ不动，待气体或液体样品相对稳定，通过电机控制系统控制90
°
导轨Ⅱ所连接的舵机，使得90
°
导轨Ⅱ沿360
°
双轨道滑轨旋转，改变出射方位角，计算机记录后向散射接收系统和前向透射接收系统测量样品散射光谱并拍摄红外图像进行保存；
[0023]步骤四、改变入射天顶角
[0024]通过电机控制系统控制发射系统所对应的驱动电机，改变红外激光器位置，使入射天顶角发生改变，通过电机控制系统控制前向透射接收系统所对应的驱动电机，驱动前向透射接收系统移动，测量透射光，重复进行步骤二和步骤三；
[0025]步骤五、改变入射方位角
[0026]通过电机控制系统控制90
°
导轨Ⅰ所对应的舵机，使90
°
导轨Ⅰ沿360
°
双轨道滑轨进行360
°
旋转，使入射方位角发生改变，重复进行步骤二至步骤四；
[0027]步骤六、计算常温环境下的气体或液体样品BRDF数据
[0028]将聚四氟乙烯标准板放入方形密闭箱中，重复步骤步骤一至步骤五，运用对比法通过数据处理系统计算得到气体或液体BRDF值和对应图像；
[0029]步骤七、测量不同温度下的气体或液体样品的BRDF数据
[0030]通过加热棒将方形密闭箱中已充好的气体或液体样品进行升温，通过温度传感器实时检测方形密闭箱箱内的温度，温度显示在压强温湿度显示器上，待气体或液体样品稳定后重复进行步骤二至步骤五；改变温度重复进行实验；数据处理系统计算得到不同温度下样品BRDF值和对应图像，并以文件的形式保存；
[0031]步骤八、测量不同压强下的气体BRDF数据
[0032]通过气压罐改变方形密闭箱箱体内的压强，通过压强传感器实时监测箱内的压强，压强温湿度显示器显示此时压强，待样品稳定后重复进行步骤二至步骤五；改变压强重复进行实验；数据处理系统计算得到不同压强下气体或液体样品BRDF值和对应图像，并以文件的形式保存；
[0033]步骤九、改变偏振片方向角
[0034]打开红本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种气/液体光谱偏振二向反射模型特性测试装置，其特征在于，包括：方形密闭箱(1)、发射系统(2)、后向散射接收系统(3)、前向透射接收系统(4)、检测系统(5)、数据处理系统(6)、电机控制系统(7)和样品充排装置(8)；所述方形密闭箱(1)内部用于充入气体或液体样品，方形密闭箱(1)的顶部开设有光学窗口(11)和样品进出口Ⅰ(12)，方形密闭箱(1)的底部开设有样品进出口Ⅱ(13)，方形密闭箱(1)内设置有360
°
双轨道滑轨(15)、90
°
导轨Ⅰ(16)、90
°
导轨Ⅱ(17)和90
°
导轨Ⅲ(18)，90
°
导轨Ⅰ(16)、90
°
导轨Ⅱ(17)和90
°
导轨Ⅲ(18)均为90
°
圆弧导轨，360
°
双轨道滑轨(15)呈水平布置在方形密闭箱(1)的中部，360
°
双轨道滑轨(15)、90
°
导轨Ⅰ(16)、90
°
导轨Ⅱ(17)和90
°
导轨Ⅲ(18)所对应的圆心交于同一点，并且该点与方形密闭箱(1)中心重合；360
°
双轨道滑轨(15)、90
°
导轨Ⅰ(16)、90
°
导轨Ⅱ(17)和90
°
导轨Ⅲ(18)上均标有度数；90
°
导轨Ⅰ(16)、90
°
导轨Ⅱ(17)和90
°
导轨Ⅲ(18)的一端各连接有一个舵机，且三个舵机通过总线与电机控制系统(7)连接，90
°
导轨Ⅰ(16)、90
°
导轨Ⅱ(17)和90
°
导轨Ⅲ(18)的另一端均与360
°
双轨道滑轨(15)滑动配合连接；所述发射系统(2)安装在90
°
导轨Ⅰ(16)上，并能够通过驱动电机驱动使其相对于90
°
导轨Ⅰ(16)移动，发射系统(2)包括红外激光器(21)、分光棱镜(22)、起偏器(23)、1/4玻片(24)、扩束器(25)和光功率计(26)，红外激光器(21)、分光棱镜(22)、起偏器(23)、1/4玻片(24)和扩束器(25)共光轴，分光棱镜(22)用于将所述红外激光器(21)发出的光分成两束能量相同的光束，一束作为测量光，依次经过起偏器(23)、1/4玻片(24)和扩束器(25)射出后照射到前向透射接收系统(4)上，另一束作为参考光，照射到光功率计(26)的探头上；所述后向散射接收系统(3)安装在90
°
导轨Ⅱ(17)上，并能够通过驱动电机驱动使其相对于90
°
导轨Ⅱ(17)移动，后向散射接收系统(3)包括凸透镜Ⅰ(31)、光谱偏振相机Ⅰ(32)、长波红外相机Ⅰ(33)和凸透镜Ⅱ(34)，光谱偏振相机Ⅰ(32)和长波红外相机Ⅰ(33)均与数据处理系统(6)电学连接，凸透镜Ⅰ(31)距离光谱偏振相机Ⅰ(32)为一个透镜焦距，凸透镜Ⅱ(34)距离长波红外相机Ⅰ(33)为一个透镜焦距；所述前向透射接收系统(4)安装在90
°
导轨Ⅲ(18)上，并能够通过驱动电机驱动使其相对于90
°
导轨Ⅲ(18)移动，前向透射接收系统(4)和发射系统(2)始终保持正对，前向透射接收系统(4)包括凸透镜Ⅲ(41)、光谱偏振相机Ⅱ(42)、长波红外相机Ⅱ(43)和凸透镜Ⅳ(44)，光谱偏振相机Ⅱ(42)、长波红外相机Ⅱ(43)均与数据处理系统(6)电学连接，凸透镜Ⅲ(41)距离光谱偏振相机Ⅱ(42)为一个透镜焦距，凸透镜Ⅳ(44)距离长波红外相机Ⅱ(43)为一个透镜焦距；所述检测系统(5)包括压强传感器(51)、湿度传感器(52)、温度传感器(53)、加热棒(54)、气压罐(55)和压强温湿度显示器(56)，压强传感器(51)、湿度传感器(52)、温度传感器(53)和加热棒(54)位于方形密闭箱(1)的内壁，压强传感器(51)、湿度传感器(52)、温度传感器(53)均与位于方形密闭箱(1)外部的压强温湿度显示器(56)电学连接；气压罐(55)位于方形密闭箱(1)外部，气压罐(55)与方形密闭箱(1)的内部连通，用于调控方形密闭箱(1)内部气压；所述数据处理系统(6)包括计算机(61)，用于采集后向散射接收系统(3)和前向透射接收系统(4)的数据及图像，并保存数据；所述电机控制系统(7)分别与用于驱动发射系统(2)、后向散射接收系统(3)和前向透
射接收系统(4)移动的驱动电机电连接；所述样品充排装置(8)通过导管(82)与方形密闭箱(1)连接，并在导管(82)与方形密闭箱(1)连接处设置有阀门(81)。2.根据权利要求1所述的气/液体光谱偏振二向反射模型特性测试装置，其特征在于：所述发射系统(2)通过铁板安装在90
°
导轨Ⅰ(16)上，在铁板中心安装有带驱动轮的驱动电机，所述驱动轮与90
°
导轨Ⅰ(16)的齿形带啮合，所述驱动电机与电机控制系统(7)连接，通过电机控制系统(7)控制所述驱动电机驱动发射系统(2)相对于90
°
导轨Ⅰ(16)移动。3.根据权利要求1所述的气/液体光谱偏振二向反射模型特性测试装置，其特征在于：所述后向散射接收系统(3)通过铁板安装在90
°
导轨Ⅱ(17)上，在铁板中心安装有带驱动轮的驱动电机，所述驱动轮与90
°
导轨Ⅱ(17)的齿形带啮合，所述驱动电机与电机控制系统(7)连接，通过电机控制系统(7)控制所述驱动...

【专利技术属性】
技术研发人员：付强，范新宇，段锦，刘建华，战俊彤，张肃，王莉雅，姜会林，
申请(专利权)人：长春理工大学，
类型：发明
国别省市：