消除bsdf測量中激光光源功率變化誤差的系統(tǒng)和方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及材料光學散射特性測量領域，特別設及一種消除BSDF測量中激光光 源功率變化誤差的系統(tǒng)和方法。
【背景技術】
[0002] 雙向散射分布函數度idirectionalScatteringDistributionF^mction，即 BSD巧是描述光照射到一個表面后向不同方向散射情況的函數。BSDF是一個既包括入射方 向又包括散射方向的函數，因此稱為"雙向"的。
[000引 目前BSDF的測量常用相對測量法測量，即對反射率P已知的漫反射標準板和被 測樣品，用光源分別照射到二者的表面，然后在同一散射的測量點分別測量BSDF信號值， 再根據W下公式原理即可得到被測樣品的BSDF值：
[0004]
[0005] 式中，Θ1為被測樣品的入射天頂角；斬為被測樣品的入射方位角；Θ,為被測樣 品的出射天頂角；單5為被測樣品的出射方位角；為漫反射標準板的出射天頂角；V,為被 測樣品的BSDF信號值；V。為漫反射標準板的BSDF信號值；P為漫反射標準板的半球反射 率。
[0006] 用相對測量法測量BSDF函數時，一般用激光作為光源，但由于激光光源的功率在 測量過程中會發(fā)生變化，從而會給BSDF測量結果帶來誤差。

【發(fā)明內容】

[0007] 本發(fā)明的目的在于克服現有技術的缺點與不足，消除用相對法測量材料BSDF時 由于激光光源功率變化所引起的誤差，提高測量結果的精確性，提供一種消除BSDF測量中 激光光源功率變化誤差的系統(tǒng)和方法。
[0008] 本發(fā)明的目的通過如下技術方案實現：一種消除BSDF測量中激光光源功率變化 誤差的系統(tǒng)，其特征在于包括激光光源、棱柱形反射鏡、激光功率計探頭、激光功率計、電機 傳動模塊、運動控制卡、BSDF信號探頭、BSDF信號處理器、PC機和遮光套筒；所述激光光 源、棱柱形反射鏡、電機傳動模塊、激光功率計探頭安裝在所述遮光套筒中；所述棱柱形反 射鏡位于所述激光光源出光口的前端處，且其中屯、軸與所述電機傳動模塊的輸出軸同屯、連 接，并可由所述電機傳動模塊驅動進行旋轉；所述棱形反射鏡在旋轉的過程中，可先使激光 光路反射到所述激光功率計探頭中測得激光此時的實際功率與其額定參考功率之間的偏 差值，再使激光光路順利通過并穿出所述遮光套筒的出光孔照射到被測樣品表面進行BSDF 測量，并按照所述激光光源功率的偏差值對測量結果進行相應的修正；
[0009] 優(yōu)選地，所述棱柱形反射鏡為正多棱柱形并可繞其中屯、軸進行旋轉，棱柱形反射 鏡的側面為具有高反射率的鏡面。
[0010] 優(yōu)選地，所述棱柱形反射鏡的中屯、軸與所述激光光源的光路垂直而不相交，所述 中屯、軸與激光光路的距離大于棱柱形反射鏡底面的中屯、到底面?zhèn)冗叺木嚯x，并小于棱柱形 反射鏡底面中屯、到底面端點的距離，從而使棱形反射鏡在旋轉至不同的位置時其側面能使 激光光路通過并照射到被測樣品上，或者使光路反射至所述激光功率計的接收探頭中。
[0011] 優(yōu)選地，所述激光功率計與所述PC機相連，所述激光功率計能夠測量經由所述棱 柱形反射鏡反射后的激光功率并把功率數據傳輸到PC機中。
[0012] 優(yōu)選地，所述電機傳動模塊通過運動控制卡與PC機相連，且電機傳動模塊輸出端 連接到所述棱柱形反射鏡的中屯、軸上由PC機通過運動控制卡控制驅動棱柱形反射鏡進行 旋轉。
[0013] 優(yōu)選地，所述BSDF信號探頭與BSDF信號處理器相連，BSDF信號處理器與PC機相 連，BSDF信號探頭與BSDF信號處理器采集被測樣品的BSDF數據信號并傳輸至PC機中。
[0014] 優(yōu)選地，所述激光光源、棱柱形反射鏡、激光功率計探頭和電機傳動模塊均安裝在 所述遮光套筒中，從而保持相互間的相對位置不變W及隔絕環(huán)境光的影響；所述遮光套筒 可繞被測樣品的中屯、點在豎直平面內進行旋轉，從而能夠使激光W任意入射角照射到被測 樣品表面。
[0015] 優(yōu)選地，所述棱柱型反射鏡為正四棱柱形反射鏡。
[0016] 一種消除BSDF測量中激光光源功率變化誤差的方法，其特征在于包括W下步驟：
[0017] S1、測量漫反射標準板的激光光源的功率參考值和BSDF參考值，先使棱柱形反射 鏡轉動到能夠將激光光路反射至激光功率計接收探頭的位置，測量此時激光光源的功率并 傳輸PC機中并設為激光光源的功率參考值；
[0018] S2、迅速轉動棱柱形反射鏡到能使激光光路通過的位置，使激光照射到漫反射標 準板上，由BSDF信號探頭與BSDF信號處理器采集此時的BSDF信號值即為BSDF參考值；
[0019] S3、換上被測樣品，對選定的測量點先使棱柱形反射鏡轉動將激光光路反射至激 光功率計接收探頭，測量此時激光光源的功率，用功率參考值除W此時的功率值即能夠得 到該測量點激光光源的功率校正系數；
[0020] S4、迅速轉動棱柱形反射鏡使激光光路通過并照射到被測樣品上，由BSDF信號探 頭與BSDF信號處理器采集此時的BSDF信號值，結合BSDF參考值可求出該測量點的BSDF 的值，再乘W功率校正系數即可得到校正后BSDF值，消除激光光源功率變化引起的測量誤 差；
[0021] S5、對被測樣品的下一個測量點，重復所述S2-S4步驟，直至測完所有測量點，即 能夠完成被測樣品的BSDF測量。
[0022] 本發(fā)明與現有技術相比，具有如下優(yōu)點和有益效果：
[0023] 本發(fā)明在對被測樣品進行BSDF測量的過程中，在每個測量點測量之前，可W測量 激光光源實際功率與額定功率之間的變化誤差，并根據變化誤差校正該測量點的BSDF結 果，從而消除激光光源功率變化所引起的誤差。與傳統(tǒng)用分光鏡對激光分束從而測得激光 光源功率的方法相比，本方法不存在由于分束而對激光的功率造成削弱的情況，也不存在 由于分光鏡的自身不穩(wěn)定性的導致的結果誤差。
【附圖說明】
[0024] 圖1為激光光源的光路被改變時的系統(tǒng)示意圖。
[00巧]圖2為激光光源的光路未被改變時的系統(tǒng)示意圖。
[0026] 圖3為激光光源的光路被棱形反射鏡反射至激光功率探頭中的正視示意圖。
[0027] 圖4為激光光源的光路通過棱形反射鏡并出射到被測樣品表面的正視示意圖。
[0028] 標號說明：1-激光光源；
[0029] 2-棱柱形反射鏡；
[0030] 3-激光功率計探頭；
[0031] 4-電機傳動模塊；
[003引 5-BSDF信號探頭；
[0033] 6-PC機；
[0034] 7-被測樣品；
[00對 8-運動控制卡；
[003引 9-激光功率計；
[0037] 10-BSDF信號處理器；
[0038] 11-遮光套筒。
【具體實施方式】
[0039] 下面結合實施例及附圖對本發(fā)明作進一步詳細的描述，但本發(fā)明的實施方式不限 于此。
[0040] 實施例1
[0041] 如圖1~2所示，一種消除BSDF測量中激光光源1功率變化誤差的系統(tǒng)，其特征 在于包括激光光源1、棱柱形反射鏡2、激光功率計探頭3、激光功率計9、電機傳動模塊4、運 動控制卡8、BSDF信號探頭5、BSDF信號處理器10、PC機6和遮光套筒11 ;所述激光光源 1、棱柱形反射鏡2、電機傳動模塊4、激光功率計探頭3安裝在所述遮光套筒11中；所述棱 柱形反射鏡2位于所述激光光源1出光口的前端處，且其中屯、軸與所述電機傳動模塊4的 輸出軸同屯、連接，并可由所述電機傳動模塊4驅動進行旋轉；所述棱形反射鏡2在旋轉的過 程中，可先使激光光路反射到所述激光功率計探頭3中測得激光此時的實際功率與其額定 參考功率之間的偏差值，再使激光光路順利通過并穿出所述遮光套筒11的出光孔照射到 被測樣品7表面進行BSDF測量，并按照所述激光光源1功率的偏差值對測量結果進行相應 的修正；
[0042] 所述棱柱形反射鏡2為正