摘要：为实现对样品的双向反射分布函数(Bidirectional Reflectance Distribution Function,BRDF)的测量,设计了一种少光线遮拦、大回转半径和高定位精度的测量装置。根据测量空间和角度需要,设计了大回转半径(1.3 m)的方位圆环轨道和天顶弧形轨道。轨道外侧安装同步齿形带,采用伺服电机驱动带轮分别实现两个方向的运动。安装在天顶弧形轨道的探测器对位于装置中心的样品在方位角±180°,天顶角±75°范围内进行探测。为避免在大尺寸结构下的运动卡滞,设计了基于弹簧预紧的防卡死机构,并对机构引入的指向精度进行误差分析,最后对测量装置的指向精度进行了测量。实验结果表明:BRDF测量装置方位轨道指向精度优于0.147°,天顶轨道指向精度优于0.358°,测量结果与分析结果相符,验证了所设计的BRDF测量装置能够满足指标要求。

摘要：阐述了双向反射分布函数(BRDF)的定义及其测量装置的工作原理,使用紧凑型BRDF测量装置分别对空间相机常用结构材料铝合金在不同加工和表面处理工艺下的表面散射特性进行了测量和对比分析。分析了测量装置可能存在的各种误差源并采取了相应的控制措施。通过对不同加工工艺和表面处理工艺下铝合金样块BRDF测量数据的对比,为后期空间相机方案设计时加工工艺的选取提供了参考。

摘要：为了研究光路结构对双向反射分布函数测量的影响,通过在光路上增加光学器件对光束进行整形,采用探测器导轨、拉杆结合滑块的机械结构方式,结合相关检测技术实现双向反射分布函数(BRDF)测量,通过搭建原理样机实验验证了入射角度和光阑对样品散射率测量的影响.结果表明:在光源功率为1mW时,该BRDF测量系统达到10-11散射率的测量,有效提高了BRDF测量精度.

摘要：为了研究目标表面的激光散射特性,利用双向反射分布函数的方法,采用自行设计的双向反射分布函数测量装置对样品表面双向反射分布函数进行了实验测量研究。以BaSO_4粉压制板作为漫反射标准板,通过样本比值法进行对比研究,得到了样品在不同粗糙度和不同入射角下反射光的空间分布。结果表明,粗糙度越小,样品表面镜像反射的双向反射分布函数峰值就越大,镜反射现象越明显;入射角度越小,样品表面镜像反射的双向反射分布函数峰值就越小,呈现出一定的漫反射特征;反之亦然。反映出不同粗糙度表面对激光散射程度不同。

摘要：双向反射分布函数(BRDF)是对材料表面的散射和反射特性进行描述,鉴于目前BRDF测量系统具有结构复杂、不易拆卸、光路调试困难等特点,设计了一套便携式双向反射分布函数测量系统。该测量系统主要是由光源系统、探测系统以及转角装置3个部分组成,其中对转角装置和探测部分在机械结构上进行了优化。为了验证所设计的测量系统的综合性能,利用该测量系统对典型涂层材料表面进行实验测量,分析了入射角度对物体表面反射特性的影响。实验结果表明典型涂层材料石英、氧化铝及氧化锆的表面粗糙度越大,其镜反射所占比例越小,在0°~60°的入射角之间,随着入射角度的增加,表面BRDF值也不断增加。再利用改进的Torrance-Sparrow模型所预测得测量数据与实验数据进行拟合分析,拟合结果表明测量的实验数据与理论模型预测数据拟合程度较好,最小拟合度大于96%。

摘要：论述了太阳漫射板星上定标原理,研究了太阳漫射板衰减监测方法。针对星上太阳漫反射板双向反射分布函数(BRDF)的衰变,设计了以太阳为参照,通过与星上漫反射板反射辐射量比对测量实现监测功能的多波段星上漫反射板衰减监测辐射计(SDDM)。介绍了星上定标与漫射板监测的关系,设计了SDDM积分球两开口入光+挡板的光机结构,消除了入射光角度变化与探测器响应的相关性。根据光机结构设置的监测过程,给出了SDDM的监测物理模型,并对SDDM滤光片探测器动态范围设置及信噪比进行了验证和分析。在实验室模拟了太阳照射SDDM太阳观测端口的角度变化,对其透过率模型进行了多次重复测量,结合漫射板相对双向反射比因子(BRF)测量不确定度、卫星姿态及漫射板安装误差进行分析,得到SDDM测量的漫射板监测不确定度优于0.88%。

摘要：星上定标器作为遥感卫星在轨辐射定标装置,定标漫反射板(SD)作为定标器中的参考标准板,其结构设计的可靠性将直接影响到星上定标器的定标精度。为了得到星上定标漫反射板结构在航天力学条件下的响应情况,通过振动实验台模拟对其进行加速度过载和随机振动响应特性进行了测试,获得了定标漫反射板组件的加速度过载响应特性、固有频率和随机振动响应特性。同时,为了考察星上定标漫反射板的光学特性,进行了方向半球反射比(DHR)、双向反射分布函数(BRDF)等光学特性的测量。结果表明,漫反射板组件在航天力学条件下强度和刚度都满足设计要求,基频大于120 Hz;而且漫反射板具备高反射率(大于99%)、光谱平坦性、朗伯性等优良光学特性,满足航天应用要求。

摘要：为了快速获取物体表面反射属性数据和三维几何数据,研制了一套包括相机、光源、三维扫描仪、控制系统等的物体表面反射属性数据采集系统,在此基础上,提出一种单材质物体表面反射属性建模方法.该方法根据物体反射特性对漫反射与镜面反射分别建模,能够逼真地构造出物体表面反射属性模型,并且保证了参数求解的稳定性.最后设计并实现了反射属性模型编辑工具.实验结果表明,利用该编辑工具可以实时、可视地调整模型参数,从而满足用户对反射属性模型编辑的需求.

摘要：为了研究激光在实际加工表面的散射特性,利用分辨率为10 nW的激光功率计PM100D,波长为1550 nm的激光器和精密转台,自行设计并搭建了半球空间中目标表面散射特性的测量系统.以典型的刨床加工的若干标准粗糙度比较样块为被测目标,在1550 nm红外激光以不同方位照射下,测量了微观具有V形槽结构的不同粗糙度的样块表面的散射功率分布.实验结果转换成双向反射分布函数后,对比分析了入射光方位、入射角和表面粗糙度对此类典型表面散射特性的影响,并分析了特殊散射场形成的原因.结果表明,表面纹理、入射角以及粗糙度均对目标表面的散射特性有规律性影响,这一结果对于具有规律性加工纹理表面的散射特性的研究和建模有一定的参考价值,对激光技术在实际加工表面的应用研究提供了一定的基础.

摘要：基于红外光谱椭偏仪测得钛合金TC4在298-773 K范围的光学常数,结合Monte Carlo射线跟踪法对钛合金随机粗糙表面的双向反射分布函数（BRDF）进行了研究.分析了不同表面粗糙度、入射光偏振态及温度对钛合金表面BRDF分布的影响.结果表明：偏振光入射下钛合金的BRDF分布随入射角度及表面粗糙度的变化趋势与非偏振光相同;入射平面内粗糙钛合金表面的BRDF随光源偏振态变化与光滑平板具有相同趋势;TE波入射时的BRDF反射峰值大于TM波入射;钛合金粗糙表面的BRDF镜反射峰值随温度升高有下降趋势;在所研究的温度范围内（298-773 K）,峰值变化在10.2%以内,温度变化对TM波下钛合金BRDF分布特性的影响大于TE波,且在入射角度增大时影响增大.