[发明专利]消除盛装容器对水表面BRDF测量影响的测量容器和测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及目标与环境激光散射特性测量技术领域，尤其涉及一种消除盛装容器对水表面BRDF测量影响的测量容器和测量方法。

背景技术

物体的空间反射特性主要取决于辐射光源的性质、物体的反射特性及光源-物体-接收器间的相对位置，若一束光均匀辐射到足够大的表面上，如图1所示，描述表面反射特性的量是双向反射分布函数（简称BRDF)                                                

         （1）

式中，θ是天顶角，φ是方位角，所有同入射联系的量用下标i表示，同反射联系的量用下标r表示，L为辐射亮度，E为辐照度。双向反射分布函数描述了上半球空间任意角度入射、上半球空间任意反射角度的反射强度。

水体中含有的溶解物质、悬浮体和种类繁多的活性有机体（统称为水体中的杂质）造成了水体的不同或者同一水体的不均匀性，使得光在水表面的散射除了与水体表面波形相关外，还与水体中的杂质相关。海上激光雷达探测技术研究的主要问题之一就是确定激光在海面的散射特性。

海水的空间反射特性可以采用平静海水面的双向反射分布函数（BRDF）和海表面波形描述。海表面波形与海情相关；实验室主要研究不同杂质的海水双向反射分布函数，通过对比不同海水的BRDF，确定不同海水的散射特性差别。建立海水的BRDF测量系统，测量不同海水的BRDF。

如图2所示，双向反射分布函数测量仪包含光缆连接的激光源和激光照射器，光缆连接的激光探头和激光探测器，以及电缆连接的样品承载台和三轴电机驱动控制器，还包含电路连接激光源、激光探测器和三轴电机驱动控制器的计算机，激光源和激光照射器、激光探头和激光探测器，以及样品承载台和三轴电机驱动控制器都设置在暗箱内。

双向反射分布函数测量仪，可以测量任何材料或物体的散射特性。它快速方便地测量辉度能量分布或者散射分布里面的光谱组成，更重要的是，系统测量的BRDF/BTDF 完美表现了3D空间入射的光线在被测量表面的散射行为。如对花岗岩材料表面的散射，采用双向反射分布函数测量仪测量出来，测试曲线如图3所示。

双向反射分布函数测量仪的待测样品尺寸较小，直径只有4cm左右，同时样品的深度（或者说高度）有限。

由于水体具有透射特性，在样品尺寸比较小的情况下，盛装水体样本的容器必然会对测量结果有影响，甚至导致水体BRDF不可测。

如图4所示，常规容器是圆柱形容器，直径4cm、深2cm，双向反射分布函数测量仪发射的一束入射光斑a，除了水体表面的反射a1，还有容器底部的反射b，测量结果必然含有容器底部的贡献，影响了测量结果。

发明内容

本发明提供的一种消除盛装容器对水表面BRDF测量影响的测量容器和测量方法，可消除容器对测量的影响，可解决水体等透明类目标的激光散射特性测量的需求。

为了达到上述目的，本发明一种消除盛装容器对水表面BRDF测量影响的测量容器，该容器包含杯体和设置在杯体内的反射装置；

所述的反射装置包含镜面和支撑镜面的支架。

所述的杯体内壁涂敷吸光材料。

所述的支架固定在容器底面，镜面支撑在支架上，可绕支点转动。

本发明还提供一种基于消除盛装容器对水体样本影响的测量容器的水表面BRDF测量方法，该方法包含以下步骤：

步骤1、系统校平；

设定样品待测表面平整，该待测平面为测量坐标系XOY平面，坐标原点为平面中心，Z轴向上，通过BRDF测量系统校平，确保测量坐标系的XOY平面与大地的水平面保持平行；

步骤2、测量系统校准定标；

步骤3、样品表面高度校准；

确保样品坐标系与测量坐标系XOY吻合，要求样品待测表面的高度位置刚好在测量坐标系的XOY平面；

步骤4、样品测量。

所述的步骤1包含以下步骤：

步骤1.1、首先选用平整镜面反射镜置于样品承载台，调整样品承载台的俯仰和方位，确保样品承载台平面与测量坐标系XOY平面平行；

步骤1.2、调整法国光彩牌双向反射分布函数测量仪的支撑点，使样品承载台平面与大地水平面平行。

所述的步骤2包含以下步骤：

步骤2.1、选择测量谱段对应滤波器；

步骤2.2、调整激光源与激光探测器的相对位置，使二者正对，调整激光源强度，完成激光探测器强度定标；