[发明专利]用于表面反射系数的光学测量的装置和系统

权利要求书

1.一种用于表面(1)反射系数的光学测量的装置，其特征在于，包括：

-一个或多个光通道，每个通道包括用于在一个或多个波长处发射光束的多个LED(2)；

-第一光电探测器(4)，用于在光通道中测量LED的直射光束；

-光阑(5)，位于光学光通道的出口处，用于限制光束的出口的孔径；

-透镜(6)，设置为接收在表面(1)反射的光束并且聚焦所述光束；

-第二光电探测器(8)，用于测量由待测量的表面(1)所反射的光束信号，所述光电探测器配置有矩形有效检测区域，其中所述矩形区域的短边设置为垂直于待测量的表面(1)的入射平面，并且其中长边设置为平行于所述平面。

2.根据前述权利要求所述的装置，其中对于每个光通道而言，LED(2)和第一光电探测器(4)容纳在配备有出口端口的光积分球(3)中，所述光积分球布置为使得由LED(2)发射的光能够在所述积分球(3)的内表面上被反射，并且其中该光的一部分穿过所述球的出口端口。

3.根据前述权利要求所述的装置，其中积分球(3)的出口端口以待测表面(1)上限定的入射角在装置的光轴上定向，使得限定光束离开积分球(3)的方向的矢量与垂直于表面的矢量形成等于所述入射角的角度。

4.根据前述任一项权利要求所述的装置，其中每个光通道包括在不同频率处调制并且配置为能够单独或同时接通的至少两个LED。

5.根据上述权利要求所述的装置，其中每个积分球包括具有同一波长并在用于光学测量的装置内具有不同空间定位的至少一个LED。

6.根据前述任一项权利要求所述的装置，其中所述透镜(6)的宽度至少是所述透镜(6)位置处的光束宽度的两倍。

7.根据前述任一项权利要求所述的装置，包括第二矩形光阑(7)，用于限制第二测量光电探测器(8)的视场，所述第二测量光电探测器(8)邻接并对准反射光束路径中的透镜(6)。

8.根据前述任一项权利要求所述的装置，其中所述第二矩形光阑(7)的短边垂直于待测量表面(1)的入射平面。

9.根据前述任一项权利要求所述的装置，包括至少两个光通道，其中每个光通道配置有在不同波长发光的至少两个LED。

10.根据上述权利要求所述的装置，包括两个到十个LED，其波长从以下一个或多个中选择：395、435、525、650、780、850、940、1050、1300和/或1550nm。

11.一种用于测量表面(1)的反射系数的系统，包括根据前述任一项权利要求所述的用于测量的装置，所述装置连接到：

-电路，配置为对光电探测器探测到的信号进行采集并执行模拟/数字转换功能；

-信号处理电路，配置为处理并提取来自可能的光学背景噪声和周围电气噪声的信号；

-所述装置内部或外部的中央处理单元，控制系统的整体操作，并且配置为用于选择与所使用的频道相对应的电子组件并管理所述装置内部或外部的通信；

-系统的电子和光学组件的绝缘套管。

12.根据上述权利要求所述的系统，包括在中央处理单元执行的软件，用于所述装置与单元之间的通信，并用于处理由用于测量的装置获取的信息。

13.根据权利要求11至12中任一项所述的系统，包括通信接口，通信接口用于通过键盘和/或显示器与用户进行通信。

14.根据权利要求11至13中任一项所述的系统，包括通信装置，通信装置用于与所述系统外部的计算机、平板电脑或移动装置进行通信。

15.一种用于测量表面(1)的反射系数的方法，包括使用根据权利要求1至9任一项所述的用于测量的装置，并且其中执行如下步骤：

-定位所述装置使得其能够平稳地支撑在表面(1)上；

-同时接通每个光通道的至少两个LED(2)，以不同频率调制同一通道的每一个LED(2)，并在它们相应的波长处进行反射系数的测量；

-在与以一个频率调制的LED(2)对应的反射探测器(8)中获得的结果通过将其与在所述频率下的参考测量相比较被归一化，以便消除每个LED(2)的发射强度的变化的影响，针对每个测量波长获取表面(1)的归一化反射系数。