一种涂层原位大角度散射测试系统及其测试方法技术方案

本发明专利技术提出了一种涂层原位大角度散射测试系统及其测试方法，属于空间光学系统杂散光测试领域。解决了如何开发新型涂层立体表面大角度散射测试，对涂层实施在遮光罩表面后的实际杂散光抑制性能评估的问题。该系统的双柱罐、挡光屏、平行光管和光源集成系统均位于实验室内，光源集成系统通过平行光管发出光照向双柱罐，双柱罐内设置有转台，转台上设置有三维平移台，三维平移台上设置有遮光罩，遮光罩的内壁涂有待测涂层样品，遮光罩的出口端安装有通光口调整板，遮光罩的后方设置有探测器，光源集成系统与双柱罐间设置有挡光屏。本发明专利技术能够贴近涂层在遮光罩上实际应用时所展现出的效果，从而更加准确地评估涂层的杂散光抑制综合能力。综合能力。综合能力。

【技术实现步骤摘要】
一种涂层原位大角度散射测试系统及其测试方法


[0001]本专利技术属于空间光学系统杂散光测试领域，涉及一种涂层原位大角度散射测试系统及其测试方法，特别是涉及一种基于点源透过率测试原理的涂层原位大角度散射测试系统与方法。

技术介绍

[0002]航天探测相机在进行暗弱目标探测时易受到视场外杂散光的影响，为了抑制其影响，提高系统的信噪比，需要对探测系统进行杂散光抑制处理。目前，常采用遮光罩对视场外的光线进行遮挡，并在遮光罩表面进行消光涂层处理以提升其杂散光抑制能力。因此，该涂层的关键指标在于其杂散光抑制性能，涂层对设计目标波段(紫外光波段、可见光波段、近红外波段)的吸收率越高，杂光抑制性能就越好。不仅如此，在涂层高吸收率的要求基础上，其应表现出良好的朗伯散射特性，即对作用其表面未被吸收的光线应形成漫反射并尽可能在大角度入射光作用下也接近朗伯散射，这样可以减少到达探测器的净反射通量，并减少镜面反射产生的水波纹、条纹等焦散现象，提升后期数据处理的准确性。因此为了掌握喷涂处理后遮光罩表面对杂光的抑制情况，除了测量涂层的表面吸收率，也应需要测量经过涂层处理的遮光罩三维立体表面对杂光的大角度散射特性。
[0003]双向反射分布函数(BRDF)可以描述粗糙面的散射与辐射特性，在目标探测、跟踪、识别、特征提取和隐身技术等领域具有重要的应用价值。实际应用中，通常采用BRDF测试针对消光涂层平面散射与辐射特性进行测量研究，然而对于立体目标的大角度散射与辐射特性，BRDF测试较为不适用，具有无法避免的较大测试误差，存在一定的局限性。对于遮光罩的内壁立体表面，其大散射与辐射特性也有相当迫切的研究需求，以便更加精确分析涂层在遮光罩内壁的实际应用效果。
[0004]因此，开发新型涂层立体表面大角度散射测试，对涂层实施在遮光罩表面后的实际杂散光抑制性能评估具有重要意义。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，为了解决
技术介绍
中提到的技术问题，本专利技术提出一种涂层原位大角度散射测试系统，及其测试方法，在遮光罩杂散光抑制性能常用评价系统——点源透过率测试系统的基础上，设计研制涂层原位大角度散射测试系统，为涂层在遮光罩表面实际应用的杂散光抑制性能构建综合性评价体系。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种涂层原位大角度散射测试系统，包括实验室、双柱罐、挡光屏、平行光管、光源集成系统、三维平移台、遮光罩和转台，所述双柱罐、挡光屏、平行光管和光源集成系统均位于实验室内，所述光源集成系统通过平行光管发出光照向双柱罐，所述双柱罐内设置有转台，所述转台上设置有三维平移台，所述三维平移台上设置有遮光罩，所述遮光罩的内壁涂有待测涂层样品，所述遮光罩的出口端安装有通光口调整板，所述遮光罩的后方设置有探测器，所述光源集成系统与双柱罐间设置有挡
光屏。
[0007]更进一步地，所述实验室内设置有洁净设备间和监控室。
[0008]更进一步地，所述双柱罐包括顶部桥架、封板和底板平台，所述顶部桥架作为双柱罐的结构支撑，所述封板嵌于顶部桥架之中与顶部桥架共同连接成包围式罐体结构，所述底板平台位于顶部桥架下方。
[0009]更进一步地，所述遮光罩为躺倒的圆筒形。
[0010]更进一步地，所述实验室的实验室顶棚贴黑色壁纸，光吸收率>90％，实验室地板为黑色哑光PVC，光吸收率>80％，洁净室洁净度不低于千级。
[0011]更进一步地，所述双柱罐总体尺寸：4300mm
×
3700mm
×
2600mm，其上设置有黑色光陷阱，所述光陷阱的口径>300mm，消光比高于0.1％，内壁的散射率<0.1％，吸收率>93％，双柱罐的腔体通光口径为330mm。
[0012]更进一步地，所述转台负载>80Kg，光轴高度为1200mm，台面尺寸>300mm
×
1000mm，转动运动范围的方位角在0～
±
80
°
，定位精度：≤0.1
°
。
[0013]更进一步地，所述遮光罩采用铝合金材质，为包络尺寸φ100mm
×
240mm的圆柱筒型，内壁涂有待测涂层样品厚度为100μm。
[0014]更进一步地，所述双柱罐内设置有风机，所述风机与风机过滤机组连接。
[0015]一种利用涂层原位大角度散射测试系统的测试方法，具体包括以下步骤：
[0016](1)环境保证：
[0017]测试前必须保证实验室通风，开启洁净设备间的洁净设备净化实验室，要求洁净度为一万～十万级，测试过程中，双柱罐内风机和风机过滤机组也保持开启，同时使用粒子计数器实时监测罐内环境是否达标；
[0018](2)机械安装：
[0019]相机进入双柱罐后，根据尺寸合理进行固定，保证遮光罩入口端面与转台的回转中心在同一平面上，若尺寸不允许，则在测量过程中需要进行相应的平移补偿，以保证遮光罩入口处始终被光束覆盖，安装完毕后，调整遮光罩以保证被测遮光罩光轴与设备光轴重合，安装好遮光罩出口端的通光口调整板，确保通光口调整板的圆孔阵列与水平平面平行，用两块活动挡板调整圆孔位置，将探测器固定于圆孔后方，记录当前圆孔位置X作为通光口位置数据；
[0020](3)开始测试：
[0021]按PST系统测试要求启动机柜电源、转台电源、光源集成系统电源，对系统进行预热，进入软件，将转台角度设置成θ度，此时待测涂层曲面的入射角为一切准备就绪之后，开始测试，点击测试软件PST测试，按照要求输入相机名称、入瞳电压、光源波长、规避角、步长、扫描方向，扫描范围控制在0
‑
30
°
，点击确定即可进行测试；
[0022]测试后读取一系列锁放幅度与PST值，该系列数值为不同入射角φ情况下，遮光罩出口固定位置处所有入射散射能量的总和，能够衡量该大角度入射方向下涂层对入射光的综合散射能力，记录数据，将激光器衰减片倍率调至最大，关闭激光器之后进入暗室调整探测器出口位置，再次进行测试，改变探测器出口位置重复测试多次，得到不同位置的涂层原位大角度散射率T数据；
[0023](4)数据分析
[0024]系统测试得到的涂层原位大角度散射率T是基于涂层入射角φ与通光口相对位置X的关系，揭示了不同入射角φ的情况下，涂层在通光口相对位置X处的各部分散射能量之和的变化关系，亦可根据通光口相对位置X的变化，揭示出同一入射角φ下不同相对位置X与散射能量之和的关系。
[0025]与现有技术相比，本专利技术所述的一种涂层原位大角度散射测试系统的有益效果是：
[0026]本专利技术利用点源透过率测试系统，配以本专利技术提出的新型测试模块(自主设计的通光口调整板的遮光罩)与测试方法，能够实现涂层在遮光罩平面的原位散射特性测试，相比于传统的涂层平面散射测试，传统的涂层散射测试通常采用BRDF测试在半球平面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种涂层原位大角度散射测试系统，其特征在于：包括实验室、双柱罐(4)、挡光屏(5)、平行光管(6)、光源集成系统(7)、三维平移台(11)、遮光罩(12)和转台(13)，所述双柱罐(4)、挡光屏(5)、平行光管(6)和光源集成系统(7)均位于实验室内，所述光源集成系统(7)通过平行光管(6)发出光照向双柱罐(4)，所述双柱罐(4)内设置有转台(13)，所述转台(13)上设置有三维平移台(11)，所述三维平移台(11)上设置有遮光罩(12)，所述遮光罩(12)的内壁涂有待测涂层样品，所述遮光罩(12)的出口端安装有通光口调整板(17)，所述遮光罩(12)的后方设置有探测器，所述光源集成系统(7)与双柱罐(4)间设置有挡光屏(5)。2.根据权利要求1所述的涂层原位大角度散射测试系统，其特征在于：所述实验室内设置有洁净设备间1和监控室3。3.根据权利要求1所述的涂层原位大角度散射测试系统，其特征在于：所述双柱罐(4)包括顶部桥架(8)、封板(9)和底板平台(10)，所述顶部桥架(8)作为双柱罐(4)的结构支撑，所述封板(9)嵌于顶部桥架(8)之中与顶部桥架(8)共同连接成包围式罐体结构，所述底板平台(10)位于顶部桥架(8)下方。4.根据权利要求1所述的涂层原位大角度散射测试系统，其特征在于：所述遮光罩(12)为躺倒的圆筒形。5.根据权利要求1所述的涂层原位大角度散射测试系统，其特征在于：所述实验室的实验室顶棚贴黑色壁纸，光吸收率>90％，实验室地板为黑色哑光PVC，光吸收率>80％，洁净室洁净度不低于千级。6.根据权利要求1所述的涂层原位大角度散射测试系统，其特征在于：所述双柱罐(4)总体尺寸：4300mm
×
3700mm
×
2600mm，其上设置有黑色光陷阱(2)，所述光陷阱(2)的口径>300mm，消光比高于0.1％，内壁的散射率<0.1％，吸收率>93％，双柱罐(4)的腔体通光口径为330mm。7.根据权利要求1所述的涂层原位大角度散射测试系统，其特征在于：所述转台(13)负载>80Kg，光轴高度为1200mm，台面尺寸>300mm
×
1000mm，转动运动范围的方位角在0～
±
80
°
，定位精度：≤0.1
°
。8.根据权利要求1所述的涂层原位大角度散射测试系统，其特征在于：所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴晓宏，李杨，熊启阳，卢松涛，秦伟，洪杨，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：