消除bsdf测量中激光光源功率变化误差的系统和方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及材料光学散射特性测量领域，特别设及一种消除BSDF测量中激光光 源功率变化误差的系统和方法。
【背景技术】
[0002] 双向散射分布函数度idirectionalScatteringDistributionF^mction，即 BSD巧是描述光照射到一个表面后向不同方向散射情况的函数。BSDF是一个既包括入射方 向又包括散射方向的函数，因此称为"双向"的。
[000引 目前BSDF的测量常用相对测量法测量，即对反射率P已知的漫反射标准板和被 测样品，用光源分别照射到二者的表面，然后在同一散射的测量点分别测量BSDF信号值， 再根据W下公式原理即可得到被测样品的BSDF值：
[0004]
[0005] 式中，Θ1为被测样品的入射天顶角；斬为被测样品的入射方位角；Θ,为被测样 品的出射天顶角；单5为被测样品的出射方位角；为漫反射标准板的出射天顶角；V,为被 测样品的BSDF信号值；V。为漫反射标准板的BSDF信号值；P为漫反射标准板的半球反射 率。
[0006] 用相对测量法测量BSDF函数时，一般用激光作为光源，但由于激光光源的功率在 测量过程中会发生变化，从而会给BSDF测量结果带来误差。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，消除用相对法测量材料BSDF时 由于激光光源功率变化所引起的误差，提高测量结果的精确性，提供一种消除BSDF测量中 激光光源功率变化误差的系统和方法。
[0008] 本发明的目的通过如下技术方案实现：一种消除BSDF测量中激光光源功率变化 误差的系统，其特征在于包括激光光源、棱柱形反射镜、激光功率计探头、激光功率计、电机 传动模块、运动控制卡、BSDF信号探头、BSDF信号处理器、PC机和遮光套筒；所述激光光 源、棱柱形反射镜、电机传动模块、激光功率计探头安装在所述遮光套筒中；所述棱柱形反 射镜位于所述激光光源出光口的前端处，且其中屯、轴与所述电机传动模块的输出轴同屯、连 接，并可由所述电机传动模块驱动进行旋转；所述棱形反射镜在旋转的过程中，可先使激光 光路反射到所述激光功率计探头中测得激光此时的实际功率与其额定参考功率之间的偏 差值，再使激光光路顺利通过并穿出所述遮光套筒的出光孔照射到被测样品表面进行BSDF 测量，并按照所述激光光源功率的偏差值对测量结果进行相应的修正；
[0009] 优选地，所述棱柱形反射镜为正多棱柱形并可绕其中屯、轴进行旋转，棱柱形反射 镜的侧面为具有高反射率的镜面。
[0010] 优选地，所述棱柱形反射镜的中屯、轴与所述激光光源的光路垂直而不相交，所述 中屯、轴与激光光路的距离大于棱柱形反射镜底面的中屯、到底面侧边的距离，并小于棱柱形 反射镜底面中屯、到底面端点的距离，从而使棱形反射镜在旋转至不同的位置时其侧面能使 激光光路通过并照射到被测样品上，或者使光路反射至所述激光功率计的接收探头中。
[0011] 优选地，所述激光功率计与所述PC机相连，所述激光功率计能够测量经由所述棱 柱形反射镜反射后的激光功率并把功率数据传输到PC机中。
[0012] 优选地，所述电机传动模块通过运动控制卡与PC机相连，且电机传动模块输出端 连接到所述棱柱形反射镜的中屯、轴上由PC机通过运动控制卡控制驱动棱柱形反射镜进行 旋转。
[0013] 优选地，所述BSDF信号探头与BSDF信号处理器相连，BSDF信号处理器与PC机相 连，BSDF信号探头与BSDF信号处理器采集被测样品的BSDF数据信号并传输至PC机中。
[0014] 优选地，所述激光光源、棱柱形反射镜、激光功率计探头和电机传动模块均安装在 所述遮光套筒中，从而保持相互间的相对位置不变W及隔绝环境光的影响；所述遮光套筒 可绕被测样品的中屯、点在竖直平面内进行旋转，从而能够使激光W任意入射角照射到被测 样品表面。
[0015] 优选地，所述棱柱型反射镜为正四棱柱形反射镜。
[0016] 一种消除BSDF测量中激光光源功率变化误差的方法，其特征在于包括W下步骤：
[0017] S1、测量漫反射标准板的激光光源的功率参考值和BSDF参考值，先使棱柱形反射 镜转动到能够将激光光路反射至激光功率计接收探头的位置，测量此时激光光源的功率并 传输PC机中并设为激光光源的功率参考值；
[0018] S2、迅速转动棱柱形反射镜到能使激光光路通过的位置，使激光照射到漫反射标 准板上，由BSDF信号探头与BSDF信号处理器采集此时的BSDF信号值即为BSDF参考值；
[0019] S3、换上被测样品，对选定的测量点先使棱柱形反射镜转动将激光光路反射至激 光功率计接收探头，测量此时激光光源的功率，用功率参考值除W此时的功率值即能够得 到该测量点激光光源的功率校正系数；
[0020] S4、迅速转动棱柱形反射镜使激光光路通过并照射到被测样品上，由BSDF信号探 头与BSDF信号处理器采集此时的BSDF信号值，结合BSDF参考值可求出该测量点的BSDF 的值，再乘W功率校正系数即可得到校正后BSDF值，消除激光光源功率变化引起的测量误 差；
[0021] S5、对被测样品的下一个测量点，重复所述S2-S4步骤，直至测完所有测量点，即 能够完成被测样品的BSDF测量。
[0022] 本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
[0023] 本发明在对被测样品进行BSDF测量的过程中，在每个测量点测量之前，可W测量 激光光源实际功率与额定功率之间的变化误差，并根据变化误差校正该测量点的BSDF结 果，从而消除激光光源功率变化所引起的误差。与传统用分光镜对激光分束从而测得激光 光源功率的方法相比，本方法不存在由于分束而对激光的功率造成削弱的情况，也不存在 由于分光镜的自身不稳定性的导致的结果误差。
【附图说明】
[0024] 图1为激光光源的光路被改变时的系统示意图。
[00巧]图2为激光光源的光路未被改变时的系统示意图。
[0026] 图3为激光光源的光路被棱形反射镜反射至激光功率探头中的正视示意图。
[0027] 图4为激光光源的光路通过棱形反射镜并出射到被测样品表面的正视示意图。
[0028] 标号说明：1-激光光源；
[0029] 2-棱柱形反射镜；
[0030] 3-激光功率计探头；
[0031] 4-电机传动模块；
[003引 5-BSDF信号探头；
[0033] 6-PC机；
[0034] 7-被测样品；
[00对 8-运动控制卡；
[003引 9-激光功率计；
[0037] 10-BSDF信号处理器；
[0038] 11-遮光套筒。
【具体实施方式】
[0039] 下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限 于此。
[0040] 实施例1
[0041] 如图1~2所示，一种消除BSDF测量中激光光源1功率变化误差的系统，其特征 在于包括激光光源1、棱柱形反射镜2、激光功率计探头3、激光功率计9、电机传动模块4、运 动控制卡8、BSDF信号探头5、BSDF信号处理器10、PC机6和遮光套筒11 ;所述激光光源 1、棱柱形反射镜2、电机传动模块4、激光功率计探头3安装在所述遮光套筒11中；所述棱 柱形反射镜2位于所述激光光源1出光口的前端处，且其中屯、轴与所述电机传动模块4的 输出轴同屯、连接，并可由所述电机传动模块4驱动进行旋转；所述棱形反射镜2在旋转的过 程中，可先使激光光路反射到所述激光功率计探头3中测得激光此时的实际功率与其额定 参考功率之间的偏差值，再使激光光路顺利通过并穿出所述遮光套筒11的出光孔照射到 被测样品7表面进行BSDF测量，并按照所述激光光源1功率的偏差值对测量结果进行相应 的修正；
[0042] 所述棱柱形反射镜2为正