一种光谱二向性测量系统技术方案

本发明专利技术属于光学领域，具体涉及一种光谱二向性测量系统。该系统包括稳压电源、平行光源、移动平台、旋转龙骨、链接件、探头标尺和样品旋转夹持框。该系统能精确测量岩石反射光谱各向异性，配合地面光谱可以在暗室中使用；除能够测量样品反射光谱外，还可测量在不同方向光线照射下，样品在任意方向的反射光谱。系统构思巧妙，结构简单；该系统不仅能测量截面直径小于12cm物体的反射率，而且可以测量任意入射-反射方向条件下物体的反射光谱。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光谱测量
，具体涉及一种能够测量岩石等材料的光谱各向异性的光谱二向性测量系统。
技术介绍
目前，遥感
的光谱测量普遍利用光谱仪在自然光或人工散射光源的条件下测量物体的反射光谱。由于无法控制光源照射的角度和周围物体邻近效应的影响，而不能准确地测量物体在不同角度入射光照射下各个方向的反射特性。由于很多材料的反射特性具有各向异性，即二向性，利用太阳光或室内光源、手动操作光谱仪是无法准确测量材料的这种反射特性，从而影响光谱测量结果的精度和应用效果。
技术实现思路
本专利技术需要解决的技术问题为：现有光谱测量装置无法准确测量物体在不同角度入射光照射下各个方向的反射特性，影响光谱测量结果的精度和应用效果。本专利技术的技术方案如下所述：该装置包括稳压电源和平行光源，稳压电源为平行光源供电，平行光源出射光照射待测样品；还包括可移动平台、旋转龙骨、探头标尺和样品旋转夹持框；其中，稳压电源为平行光源提供强度可调的电流；旋转龙骨包括水平设置在可移动平台上方、能够进行水平旋转的圆盘，和垂直于可移动平台的半圆；用于固定光谱仪光纤探头的探头标尺能够沿旋转龙骨的半圆移动，并通过调整探头标尺的位置调整光谱仪光纤探头与样品旋转夹持框之间的距离；样品旋转夹持框夹持待测样品，其位于平行光源发射的光线与探头标尺所固定的光谱仪光纤探头延长线交点所在平面内，且在水平旋转电机和垂直旋转电机的控制下进行俯仰方向、水平方向的旋转。旋转龙骨的水平旋转，实现了光谱仪探头方位角的变化，探头标尺沿龙骨半圆的移动实现了光谱仪探头高度角的变化。所述平行光源包括光源和准直系统，准直系统通过放置在光源和样品旋转夹持框之间的平凸透镜和光阑实现：光源位于平凸透镜焦点处，使光源发出的光经平凸透镜后成为一束平行光；所述光阑设置于凸透镜相对于光源另一侧，通过光阑遮挡实现光斑大小调节。所述可移动平台为一个平台，其平台上部标刻有0-360°角度值的刻度圆；所述旋转龙骨包括平行于可移动平台的圆盘和与圆盘垂直相交于直径的半圆：圆盘能够在可移动平台上方水平旋转，可移动平台上的刻度圆围绕圆盘标刻，圆盘上的指针指示旋转龙骨所处的可移动平台刻度圆方位角；半圆上标刻角度刻度。所述样品旋转夹持框，位于旋转龙骨圆盘圆心处，其包括水平旋转电机、俯仰旋转电机和夹持框：固定有待测样品的夹持框安装在俯仰旋转电机上，实现待测样品的俯仰旋转；俯仰旋转电机和夹持框整体安装在水平旋转电机上，实现待测样品的水平旋转。所述探头标尺指向样品旋转夹持框的一端通过探头固定装置固定光谱仪光纤探头；所述探头固定装置具有外小内大的阶梯状圆孔，靠内部的大孔直径大于光谱仪光纤探头直径，靠外部的小孔直径小于光谱仪光纤探头直径。所述光谱二向性测量系统还包括连接件：连接探头标尺的连接件套装在旋转龙骨的半圆上，带动探头标尺沿旋转龙骨的半圆移动，且探头标尺能通过连接件实现与样品旋转夹持框之间的距离调整。所述平行光源还包括散热系统，所述散热系统包括散热片和风扇：散热片加装在光源周围，使光源向外散发；风扇将散热片散发出的热量排出。本专利技术的有益技术效果在于：(1)本专利技术的一种光谱二向性测量系统，是一种能够精确测量岩石反射光谱各向异性的室内光学测量系统，可以配合地面光谱在暗室中使用。该测量系统通过测量相同入射-接收条件下待测样品反射亮度和白板反射亮度，得到待测样品在不同波段的反射率，即样品的光谱；通过调节不同的入射和接收角度组合，获得待测样品在任意方向入射光照射下，在不同方向的反射光谱。(2)本专利技术的一种光谱二向性测量系统，平行光源通过准直系统实现均匀出射光，通过稳压电源和散热系统保持光源温度稳定性。(3)本专利技术的一种光谱二向性测量系统，样品旋转夹持框采用电机控制模块，实现高精度入射条件控制控制。(4)本专利技术的一种二向性测量系统，平行光源固定不动，利用样品夹持旋转框改变待测样的方位和俯仰角度实现光线入射条件变化，利用旋转龙骨方位变化、沿龙骨半圆滑动的光源仪探头标高度角变化和探头标尺半径方向伸缩实现接受方位角、高度角和接受距离的变化。附图说明图1为本专利技术的一种光谱二向性测量结构示意图；图中：1-稳压电源，2-平行光源，3-移动平台，4-旋转龙骨，5-连接件，6-探头标尺，7-样品旋转夹持框。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术的光谱二向性测量系统进一步详细说明。实施例1如图1所示，本实施例的一种光谱二向性测量系统，包括稳压电源1、平行光源2、可移动平台3、旋转龙骨4、连接件5、探头标尺6和样品旋转夹持框7。其中，稳压电源1为平行光源2提供强度可调的电流；旋转龙骨4包括水平设置在可移动平台3上方、垂直于可移动平台3的半圆和平行移动平台圆盘，二者为一个整体一起绕圆心水平旋转；连接件5将安装在旋转龙骨4上，使光谱仪光纤探头的探头标尺6能够沿的半圆移动，通过调整探头标尺6的位置调整光谱仪光纤探头与样品旋转夹持框7之间的距离；样品旋转夹持框7夹持待测样品，其固定于移动平台上，位于平行光源2发射的光线与探头标尺6所固定的光谱仪光纤探头延长线交点所在平面内，且能够进行俯仰方向、水平方向的旋转。所述稳压电源1为平行光源2提供强度可调的电流，使平行光源2的强度可调。稳压电源1具有在输入过压、欠压，输出过压、过流、短路，整机过热实现自动保护功能。所述平行光源2包括光源和准直系统。本实施例中，所述光源采用钨丝灯实现；钨丝灯位于平凸透镜焦点处，使钨丝灯发出的光经平凸透镜后成为一束平行光，达到模拟自然光的目的；所述光阑设置于凸透镜相对于钨丝灯另一侧，通过光阑遮挡实现光斑大小调节，光斑形状和大小以待测样品表面形状和大小决定。本实施例中，所述钨丝灯光谱范围满为0.4～2.5μm，照射光斑直径大于10cm；所述平凸透镜直径为100mm、曲率为129.24mm、焦距为250mm。所述可移动平台3包括一个平台，平台上部标刻有0-360°角度值的刻度圆，刻度圆180°方向为平行光源2出射方向；平台下部设有带有卡锁的脚轮，移动可移动平台3时解锁脚轮，固定可移动平台3时锁定脚轮，以保证平行光源2出射的平行光准确照射在待测样品上。所述旋转龙骨4包括平行于可移动平台3的圆盘和垂直于可移动平台3的半圆：所述圆盘通过轴承与可移动平台3固定，能够在可移动平台3上方水平旋转，所述可移动平台3上的刻度圆即围绕圆盘标刻，圆盘上的指针指示旋转龙本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光谱二向性测量系统，包括稳压电源(1)和平行光源(2)，稳压电源(1)为平行光源(2)供电，平行光源(2)出射光照射待测样品，其特征在于：还包括可移动平台(3)、旋转龙骨(4)、探头标尺(6)和样品旋转夹持框(7)；其中，稳压电源(1)为平行光源(2)提供强度可调的电流；旋转龙骨(4)包括水平设置在可移动平台(3)上方、能够进行水平旋转的圆盘，和垂直于可移动平台(3)的半圆；用于固定光谱仪光纤探头的探头标尺(6)能够沿旋转龙骨(4)的半圆移动，并通过调整探头标尺(6)的位置调整光谱仪光纤探头与样品旋转夹持框(7)之间的距离；样品旋转夹持框(7)夹持待测样品，其位于平行光源(2)发射的光线与探头标尺(6)所固定的光谱仪光纤探头延长线交点所在平面内，且旋转夹持框(7)固定在可移动平台(3)上，旋转夹持框(7)能够进行俯仰方向、水平方向的旋转。

【技术特征摘要】
1.一种光谱二向性测量系统，包括稳压电源(1)和平行光源(2)，稳压
电源(1)为平行光源(2)供电，平行光源(2)出射光照射待测样品，其特征
在于：
还包括可移动平台(3)、旋转龙骨(4)、探头标尺(6)和样品旋转夹持框
(7)；其中，稳压电源(1)为平行光源(2)提供强度可调的电流；旋转龙骨
(4)包括水平设置在可移动平台(3)上方、能够进行水平旋转的圆盘，和垂
直于可移动平台(3)的半圆；用于固定光谱仪光纤探头的探头标尺(6)能够
沿旋转龙骨(4)的半圆移动，并通过调整探头标尺(6)的位置调整光谱仪光
纤探头与样品旋转夹持框(7)之间的距离；样品旋转夹持框(7)夹持待测样
品，其位于平行光源(2)发射的光线与探头标尺(6)所固定的光谱仪光纤探
头延长线交点所在平面内，且旋转夹持框(7)固定在可移动平台(3)上，旋
转夹持框(7)能够进行俯仰方向、水平方向的旋转。
2.根据权利要求1所述的一种光谱二向性测量系统，其特征在于：
所述平行光源(2)包括光源和准直系统，准直系统通过放置在光源和样品
旋转夹持框(7)之间的平凸透镜和光阑实现：光源位于平凸透镜焦点处，使光
源发出的光经平凸透镜后成为一束平行光；所述光阑设置于凸透镜相对于光源
另一侧，通过光阑遮挡实现光斑大小调节。
3.根据权利要求1或2所述的一种光谱二向性测量系统，其特征在于：
所述可移动平台为一个平台，其平台上部标刻有0-360°角度值的刻度圆；
所述旋转龙骨(4)包括平行于可移动平台(3)的圆盘和垂直于可移动平
台(...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘蔚，唐义，尹力，钟生东，闫吉庆，田青林，张学彬，南一冰，朱庆炜，崔璐，
申请(专利权)人：核工业北京地质研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11