一种全量程物体表面光谱反射率测试方法技术

本发明专利技术公开了一种全量程物体表面反射率测试方法，该方法首先利用100％反射率标定基准片确定其指定波长的信号强度值E1n和归一系数C1n，其次利用低反射率标定基准片确定其指定波长的信号强度值为Ekn和归低系数Ckn，测定工件实际的可见光区指定波长测试点的信号强度En后，根据En所落入的范围确定赋予C1n和Ckn的采信权重，求出归标系数Cn，最终确定指定波长位置Rn。测试人员实现利用基准标定片确定归一系数和归低系数，并进一步确定归标系数Cn。整个过程测试数据误差小，适用全量程，操作方便快捷。

A Method for Measuring Spectral Reflectivity of Full-Range Object Surface

The invention discloses a method for measuring the surface reflectance of a full range object. Firstly, the signal intensity value E1n and the normalized coefficient C1n of the specified wavelength are determined by using a 100% reflectance calibration reference plate, and secondly, the signal intensity value Ekn and the reduced coefficient Ckn of the specified wavelength are determined by using a low reflectance calibration reference plate to determine the information of the test point of the specified wavelength in the actual visible light region of the workpiece. After strength En, the acceptance weights given to C1n and Kn are determined according to the range of En, and the return-to-standard coefficient Cn is calculated. Finally, the designated wavelength position Rn is determined. The tester realizes the determination of normalization coefficient and reduction coefficient by benchmark calibration slice, and further determines the normalization coefficient Cn. The whole process test data error is small, applicable to the whole range, easy and fast operation.

【技术实现步骤摘要】
一种全量程物体表面光谱反射率测试方法
本专利技术属于光电检测
，特别涉及一种全量程物体表面光谱反射率测试方法。
技术介绍
近年来真空镀膜技术飞速发展，应用广泛，其经济体量巨大。真空镀膜产品通常为镜面。不同的镀膜材料产生的镀膜产品，其表面光谱反射率曲线呈现的形状各异，而镀膜表面的光谱反射率曲线形状直接代表该镀膜表面的表观颜色的差异。不同镀膜产品表面的光谱反射率的数值从百分之几到百分之几十不等，其数值跨度相当大。在实际操作中常使用分光光度计来检测镀膜产品的成品质量。分光光度计主要应用光谱反射率测试法来实现其测试功能。传统的分光光度计一般分为扫描式分光光度计和宽光谱分光光度计。扫描式分光光度计一般由分光系统、光谱扫描系统和光电装换系统组成。扫描式分光光度计在实际使用时，首先使用光栅将光源分散为各个不同的波长，测试人员旋转光栅或其他光学元件，通过狭缝分别选择不同波长，利用不同波长测试不同波长位置下待测工件表面材料对该波长的反射率或透过率，持续旋转光栅或其他光学元件，即可得到待测工件表面材料对指定波长范围内的各个波长点的反射率或透过率。该种分光光度计的存在较明显的测试时间长，测试效率低，不适合自动化生产过程等缺点。相比之下，宽光谱分光光度计更适用于自动化生产过程中，宽光谱分光光度计又称阵列式分光光度计，阵列式分光光度计在工作时，整个光谱范围的光都照射在待测工件表面上，待测工件表面材料经由连续光谱照射可一次性获得待测工件表面材料对指定波长范围内的各个波长点的反射率或透过率。阵列式分光光度计无需扫描，其测试的速度相较扫描式分光光度计更快。例如，现有反射率测试实验中常用的一种阵列式分光光度计，兼有检测透射和反射功能，用户使用该分光光度计测试工件表面的反射率时，首先将测试光线直接照射在光接收器上，此时将光接收器上接收到的光信号作100％标定，然后将测试工件放置在测试架上，将光接收器转移至光线反射位置上接收测试工件上的反射光线，以此测试工件表面光谱反射率。使用该种分光光度计测试镀铝镜或者反射率为50％左右的镀铬表面时，测试数据基本准确。但申请人发现，如使用该分光光度计测试光谱反射率较低的工件表面时(如平板玻璃工件、镀AR膜工件等)，在实际测试时读到较小的测试电信号强度En，因为此En小到超出了做“归一化”标定时读到的E1n所在的线性区，导致它测试低反射率样品时出现较大误差，该分光光度计仅适合测试光谱反射率较高的工件。而现有反光率测试实验中常用的另一种阵列式分光光度计，该光度计用于光学镜头镀制AR膜后的光谱反射率测量，被广泛使用，但它不适合测试高反射率物体表面的光谱反射率，在实际测试时读到较大的测试电信号强度En，因为此En大到超出了做“归低化”标定时读到的Ekn所在的线性区，导致它测试高反射率样品时会出现较大误差，该分光光度计仅适合测试光谱反射率较低的工件。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种不仅适用测试低反射率表面工件、同时也适用测试高反射率表面工件的全量程物体表面光谱反射率测试方法。本专利技术的另一个目的在于提供一种全量程物体表面光谱反射率测试方法，该方法应用范围广、操作便捷，适于广泛推广。为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：本专利技术公开了一种全量程物体表面光谱反射率测试方法，该方法包括有以下步骤：S1：确定归一系数：将100％反射率标定基准片放置在光谱仪的载物架上，测得该基准片的可见光区指定波长测试点的信号强度值E1n，并根据E1n推算出归一系数C1n；S2：确定归低系数：将低反射率标定基准片放置在光谱仪的载物架上，测得该基准片可见光区指定波长测试点的信号强度值为Ekn，并根据Ekn推算出归低系数Ckn；S3：测定工件实际的可见光区指定波长测试点的信号强度：将实际待测工件放置在光谱仪载物架上，并测得该实际待测工件可见光区指定波长测试点的信号强度值En；S4：确定归标系数：定义W1是该指定波长测试点采信C1n的权重，定义Wk为该指定波长测试点采信Ckn的权重，且W1+Wk＝1；定义Eul为采信上限，定义Ell为采信下限，且0<Ekn≤Ell<Eul<E1n；如Eul<En<E1n，则完全采信C1n，此时取W1＝1，Wk＝0；如Ell≤En≤Eul，此时取W1＝(En-Ell)/(Eul-Ell)，Wk＝(Eul-En)/(Eul-Ell)；如0<En<Ell；则完全采信Ckn，此时取W1＝0，Wk＝1；确定W1和Wk的取值后，根据Cn＝C1n*W1+Ckn*Wk，计算出归标系数Cn；S5：计算待测工件指定波长的反射率Rn：利用Rn＝En*Cn计算出待测工件指定波长的反射率；S6：生成光谱反射率曲线：连接所有Rn构成待测工件的光谱反射率曲线Rs。本专利技术提供的测试方法不仅适用于高反射率表面的测试，也适用于低反射率表面的测试。测试人员在测试的过程中，首先使用100％反射率标定基准片标定高反射率表面，测定并推算其归一系数；再使用低反射率标定基准片标定低反射率表面，测定并推算其归低系数；测定待测工件的实际可见光区指定波长测试点的信号强度En，判定En的范围，如Eul<En<E1n，则表明En更靠近高反射率物体表面可见光区指定波长测试点的信号强度值E1n，此时完全采信C1n；如Ell≤En≤Eul，则表明En介于高反射率物体表面可见光区指定波长测试点的信号强度值和低反射率物体表面可见光区指定波长测试点的信号强度值之间(介于采信上限与采信下限之间)，此时根据En的靠近程度分配采信权重；如0<En<Ell，则表明En更靠近低反射率物体表面可见光区指定波长测试点的信号强度值Ekn，此时完全采信Ckn，进而计算出待测工件指定波长的反射率。进一步地，采信上限Eul为0.5-1倍E1n，所述采信下限Ell为1-2倍Ekn。申请人需要强调的是，此处提及的采信上限和采信下限为申请人在实际应用过程中的的经验取值，针对不同的被测材质、不同的实验环境及其他影响测试结果的因素决定，是申请人在反复多次实验过程中的经验累积，不同测试实验中有不同取值。进一步地，S1：确定归一系数：将100％反射率标定基准片放置在光谱仪的载物架上，测得可见光区每个波长的信号强度值E1n，并根据E1n推算出归一系数C1n包括以下子步骤：S11：选取合适的积分时间，将100％反射率标定基准片放置在光谱仪的载物架上；S12：在光谱仪程序上读取可见光区指定波长测试点的信号强度值E1n；S13：由C1n＝1/E1n推算出归一系数C1n。其中，100％反射率标定基准片为全介质材料镀制的可见光区高反膜，其堆层数为60层。由于电介质在可见光区不存在吸收，100％反射率标定标准片满足R1＝1-T1(T1为该基准片的透过率)。依据光学薄膜理论设计并采用先进的离子束溅射镀膜技术制备的上述可见区高反射膜在整个可见光区都小于0.1％，因此R1≈1，准确度优于99.9％。选用全介质材料镀制的可见光区高反膜可最大程度减小误差，准确完成100％标定。进一步地，S2：确定归低系数：将低反射率标定基准片放置在光谱仪的载物架上，测得可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种全量程物体表面光谱反射率测试方法，其特征在于，该方法包括有以下步骤：S1：确定归一系数：将100％反射率标定基准片放置在光谱仪的载物架上，测得该基准片的可见光区指定波长测试点的信号强度值E1n，并根据E1n推算出归一系数C1n；S2：确定归低系数：将低反射率标定基准片放置在光谱仪的载物架上，测得该基准片可见光区指定波长测试点的信号强度值为Ekn，并根据Ekn推算出归低系数Ckn；S3：测定工件实际的可见光区指定波长测试点的信号强度：将实际待测工件放置在光谱仪载物架上，并测得该实际待测工件可见光区指定波长测试点的信号强度值En；S4：确定归标系数：定义W1是该指定波长测试点采信C1n的权重，定义Wk为该指定波长测试点采信Ckn的权重，且W1+Wk＝1；定义Eul为采信上限，定义Ell为采信下限，且0

【技术特征摘要】
1.一种全量程物体表面光谱反射率测试方法，其特征在于，该方法包括有以下步骤：S1：确定归一系数：将100％反射率标定基准片放置在光谱仪的载物架上，测得该基准片的可见光区指定波长测试点的信号强度值E1n，并根据E1n推算出归一系数C1n；S2：确定归低系数：将低反射率标定基准片放置在光谱仪的载物架上，测得该基准片可见光区指定波长测试点的信号强度值为Ekn，并根据Ekn推算出归低系数Ckn；S3：测定工件实际的可见光区指定波长测试点的信号强度：将实际待测工件放置在光谱仪载物架上，并测得该实际待测工件可见光区指定波长测试点的信号强度值En；S4：确定归标系数：定义W1是该指定波长测试点采信C1n的权重，定义Wk为该指定波长测试点采信Ckn的权重，且W1+Wk＝1；定义Eul为采信上限，定义Ell为采信下限，且0<Ekn≤Ell<Eul<E1n；如Eul<En<E1n，则完全采信C1n，此时取W1＝1，Wk＝0；如Ell≤En≤Eul，此时取W1＝(En-Ell)/(Eul-Ell)，Wk＝(Eul-En)/(Eul-Ell)；如0<En<Ell；则完全采信Ckn，此时取W1＝0，Wk＝1；确定W1和Wk的取值后，根据Cn＝C1n*W1+Ckn*Wk，计算出归标系数Cn；S5：计算待测工件指定波长的反射率Rn：利用Rn＝En*Cn计算出待测工件指定波长的反射率；S6：生成光谱反射率曲线：连接所有Rn构成待测工件的光谱反射率曲线Rs。...

【专利技术属性】
技术研发人员：战永刚，战捷，程明望，
申请(专利权)人：深圳市三海科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44