一種材料表面漫反射特性的測量裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術公開了一種基于環形光電探測器陣列用于測量材料表面漫反射特征的測量裝置，包括準直光源、旋轉臺、若干只光電探測器和信號記錄設備，若干只光電探測器布置在一只圓環固定架的架體上，起始測量線和終止測量線之間的夾角為270°；準直光源設置在圓環固定架的架體上，出射光方向正對圓環固定架的圓心，且出射光方向與起始測量線之間的夾角為90°；旋轉臺設置在圓環固定架的中部，并可帶動待測量材料繞旋轉臺轉動角度。該裝置具有結構緊湊，可靠性高、使用方便、對光源的穩定性要求不高等特點。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種材料表面漫反射特性測量的裝置，尤其是利用光纖激光和環形光電探測器陣列測量材料表面漫反射特性的裝置。
技術介紹
在激光參數測量中，材料表面的漫反射特性是設計漫反射屏及積分球等衰減取樣結構的重要依據。在激光輻照效應研究中，材料表面的漫反射特性測量是獲得材料的激光耦合系數的重要手段，也是開展激光輻照效應實驗研究的基本方法，對分析激光與物質相互作用機理具有重要意義。目前，關于材料表面漫反射特性測量，通常采用積分球法或共軛橢球法。但是這兩種方法只能測量材料表面的總反射率而不是反射率在各個方向的分布。對于材料反射特性空間分布測量，通常采用的方法是將光源入射至材料表面，并通過空間移動掃描的光電探測器得到材料反射面在不同入射角度下的反射光強分布，再將待測量材料轉動某個角度范圍，進而得到材料在不同角度入射條件下的漫反射特性。這種方法只采用一只探測器，成本低，但由于要測量不同角度下的空間點光強分布，故測量時間長，效率低。此外對于出光中運行耗費較高、且穩定性欠佳的光源如DF電激勵激光器，在移動光電探測器的過程中，光源的強度變化將影響到測量結果的準確性。雖然對光源進行分光以實時監測光強變化是一種可行的方法，但這樣做會增加系統的復雜度，而且復雜的光路設計也會影響到系統的可靠性和測量結果的準確性
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是提供一種基于環形光電探測器陣列的材料表面漫反射特性測量裝置，克服常規單只探測器掃描測量中存在的故測量時間長，效率低等不足，并具有結構緊湊，可靠性高、使用方便、對光源的穩定性要求不高等特點。本專利技術的技術解決方案是—種材料表面漫反射特性測量裝置，其特殊之處在于包括準直光源、旋轉臺、圓環固定架、若干只光電探測器和信號記錄設備，所述的若干只光電探測器布置在圓環固定架上，光電探測器的光敏元正對圓環固定架的圓心，起始探測器和圓環固定架圓心的連線構成起始測量線，終止探測器和圓環固定架圓心的連線構成終止測量線，且起始測量線和終止測量線之間的夾角為270° ;所述的準直光源設置在圓環固定架上，出射光方向正對圓環固定架的圓心，且出射光方向與起始測量線之間的夾角為90° ;所述的旋轉臺設置在圓環固定架的中部，旋轉臺轉軸穿過圓環固定架的圓心，并垂直于若干只光電探測器構成的測量平面；所述的待測量材料固定在旋轉臺上，且待測量材料的反射面穿過旋轉臺的轉軸；所述的若干只光電探測器輸出端與信號記錄設備電聯接。上述的若干只光電探測器在起始測量線和終止測量線之間等角度間隔布置。上述的旋轉臺由步進電機驅動。上述的信號記錄設備為示波器或數據采集系統。 上述的準直光源為激光器。上述的激光器為光纖激光器,且光纖激光器的輸出端設置有準直透鏡。上述的圓環固定架表面經過氧化發黑處理。本專利技術的有益效果如下:1、本專利技術采用沿圓弧布置的探測器線陣，實現了反射材料在同一光入射角度下不同位置處漫反射光強的同時測量，并通過旋轉反射材料，實現了不同光入射角度下材料漫反射特性的測量，具有測量效率高、時間短等特點，并降低了對光源的穩定性的要求。2、本專利技術采用圓環固定架布置探測器和準直光源，并采用步進電機帶動設置在圓環固定架中部的旋轉臺轉動，具有結構緊湊，使用方便和可靠性高的特點。3、本專利技術的探測器線陣僅僅設置在起始測量線和終止測量線之間270°的夾角范圍內，并可滿足0-90°激光入射角范圍內材料表面反射率的測量，在一定程度上節約了探測器數量。附圖說明圖1是本專利技術材料表面漫反射特性測量裝置示意圖；圖2是利用本專利技術測量裝置測量得到的石墨標準漫反射片的反射率參數結果；其中:1 一待測量材料；2—旋轉臺；3—準直光源；4一圓環固定架；5—彳目號記錄設備；6—電連接線；7—光電探測器。具體實施例方式如圖1所示，材料表面漫反射特性測量裝置包括準直光源3、旋轉臺2、若干只光電探測器7組成的線陣和信號記錄設備5，光電探測器布置在圓環固定架4的架體上，探測器的光敏元正對圓環固定架4的圓心,起始探測器和圓環固定架圓心構成的起始測量線以及終止探測器和圓環固定架圓心構成的終止測量線之間的夾角為270° ;準直光源3設置在圓環固定架的架體上，出射光方向正對圓環固定架的圓心，且出射光方向與起始測量線之間的夾角為90° ;旋轉臺2設置在圓環固定架4的中部，旋轉臺2轉軸穿過圓環固定架4的圓心，并垂直于若干只探測器7構成的測量平面；待測量材料I固定在旋轉臺2上，且待測量材料I的反射面穿過旋轉臺2轉軸，并可以使得旋轉臺2帶動待測量材料I旋轉至不同光入射角度時，材料漫反射光可以入射至光電探測器7的光敏面上。圖1中的實施例中包含27只光電探測器7，光電探測器按照10°角間隔分布在270°范圍的圓周上。因為待測材料I的轉動角度最大只要求90°，故27只光電探測器即可滿足測量需求。安裝時，環形光電探測器陣列的圓心應與轉臺的轉動軸重合。為了防止裝置內部二次反射對測量結果造成影響，裝置內部及環形光電探測器陣列的支架均進行氧化發黑處理。通過轉動光學旋轉臺2調整激光入射角，入射的光纖激光經過準直透鏡準直后，輻照到待測材料I表面，光電探測器7接收材料表面散射光并將光信號轉換為電信號，電信號通過信號傳輸線6傳給數據記錄設備5進行記錄。根據電壓信號的幅值和光電探測器的響應率即可計算出散射光的功率，而根據待測材料I的位置，可以計算出不同光電探測器與材料表面法線之間的夾角，從而得到散射光在各個方向的強度分布。采用本測量方法具有結構緊湊、測量效率高、可靠性高等特點，且對光源穩定度的依賴性不高，提高了測量準確度。圖2給出了采用本專利技術裝置測量得到的激光垂直入射至石墨標準漫反射片時，不同角度的探測器記錄的反射光強系數(相對值)結果，激光器采用波長1064nm光纖激光器。實驗結果顯示石墨標準漫反射片周圍散射光的一維強度分布符合余弦分布特征，這是漫反射表面的典型特征，表明測量裝置給出的測量結果是可信的，說明了該測量方法和裝置可有效用于材料表面漫反射特性的測量。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種材料表面漫反射特性測量裝置，其特征在于：包括準直光源（3）、旋轉臺（2）、圓環固定架（4）、若干只光電探測器（7）和信號記錄設備（5），所述的若干只光電探測器（7）布置在圓環固定架（4）上，光電探測器（7）的光敏元正對圓環固定架（4）的圓心，起始探測器和圓環固定架（4）圓心的連線構成起始測量線，終止探測器和圓環固定架（4）圓心的連線構成終止測量線，且起始測量線和終止測量線之間的夾角為270°；所述的準直光源（3）設置在圓環固定架（4）上，出射光方向正對圓環固定架（4）的圓心，且出射光方向與起始測量線之間的夾角為90°；所述的旋轉臺（2）設置在圓環固定架（4）的中部，旋轉臺（2）轉軸穿過圓環固定架（4）的圓心，并垂直于若干只光電探測器（7）構成的測量平面；所述的待測量材料（1）固定在旋轉臺（2）上，且待測量材料（1）的反射面穿過旋轉臺（2）的轉軸；所述的若干只光電探測器（7）輸出端與信號記錄設備（5）電聯接。

【技術特征摘要】
1.一種材料表面漫反射特性測量裝置，其特征在于:包括準直光源(3)、旋轉臺(2)、圓環固定架(4)、若干只光電探測器(7)和信號記錄設備(5)，所述的若干只光電探測器(7)布置在圓環固定架(4)上，光電探測器(7)的光敏元正對圓環固定架(4)的圓心，起始探測器和圓環固定架(4)圓心的連線構成起始測量線，終止探測器和圓環固定架(4)圓心的連線構成終止測量線，且起始測量線和終止測量線之間的夾角為270° ;所述的準直光源(3)設置在圓環固定架(4)上，出射光方向正對圓環固定架(4)的圓心，且出射光方向與起始測量線之間的夾角為90° ;所述的旋轉臺(2)設置在圓環固定架(4)的中部，旋轉臺(2)轉軸穿過圓環固定架(4)的圓心，并垂直于若干只光電探測器(7)構成的測量平面；所述的待測量材料(I)固定在旋轉臺(2)上，且待測量材料(I)的反射面穿過旋轉臺(2)...

【專利技術屬性】
技術研發人員：馮剛，楊鵬翎，王振寶，陳紹武，邵碧波，馮國斌，王平，宇文璀蕾，
申請(專利權)人：西北核技術研究所，
類型：發明
國別省市：