一種光纖傳輸式漫反射板光譜角反射特性測量系統技術方案

本實用新型專利技術涉及一種光纖傳輸式漫反射板光譜角反射特性測量系統，包括一水平放置的準直光源；第一轉臺安裝在試驗平臺上，第二轉臺固定在第一轉臺上，第三轉臺安裝在第二轉臺上；樣品架由支撐桿和樣品安裝板組成，支撐桿一端固定在第三轉臺上，另一端固定樣品安裝板；鏡筒內固定有聚光透鏡；光纖束的一端放置在聚光透鏡焦點處，另一端放置在單色儀入射狹縫處；單色儀放置在試驗平臺上，由計算機控制；測量信號由光電探測器接收。通過單色儀的波長掃描，即可獲得某一入射角漫反射板反射光的光譜曲線。通過第一轉臺和第二轉臺的有序轉動完成對漫反射板不同入射角反射光譜強度的測量，經處理后即為漫反射板的角反射特性值。（*該技術在2017年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及光譜儀器輻射定標領域，特別是涉及應用于空間光語儀器 星上定標用的漫反射板光譜角反射特性的測量系統。
技術介紹
漫反射板是光譜儀器輻射定標中的重要光學元件。特別是在衛星上的紫外 和可見波段多采用漫反射板將穩定的光源，如太陽光，引入光譜儀器的光路中對光譜儀器進行輻射定標，監測光i普儀器的變化情況，用來校準測量結果。考 慮到一年四季太陽在黃道上的運動，太陽光對星上漫反射板的照射角度在不斷 變化，因此，漫反射板光譜角反射特性的測量是對紫外和可見波段星載儀器定 標的重要方面。目前的漫反射板光譜角反射特性測量裝置可分為兩類 一類是將光源變成平行光后直接照射在安裝于兩維轉臺上的漫反射板上， 利用帶有干涉濾光片的探測器測量漫反射板的反射光，轉動兩維轉臺，即可獲 得干涉濾光片透射波長的漫反射板角反射率特性。該裝置的優點是結構簡單， 雜散光影響較小；缺點是測量波長受干涉濾光片透射中心波長的限制，每次只 能進行單一光譜波長漫反射板角反射特性的測量。即使采用多個探測器也只能 進行少數幾個分離波長的測量，而且這也加重了轉動部件的重量，使測量系統 變得復雜。為克服上述缺點，使測量系統可獲得較寬光譜范圍內，漫反射板的角反射 特性，目前采用的另一類漫反射板光譜角反射特性測量裝置是將連續光源發出 的光經聚光鏡聚焦到單色儀的入射狹縫上，單色儀將連續光源發出的光分光， 從單色儀出射狹縫的輸出即為所要求光譜分辨率的單色光，此單色光經準直光 學部件準直后變成平行光照射在安裝于兩維轉臺上的待測漫反射板上，同樣由 兩維轉臺的轉動，即可獲得單色儀輸出波長漫反射板的角反射特性。掃描單色 儀的色散元件，可改變單色儀輸出波長，從而可獲得設計光譜范圍內漫反射板 的光i普角反射特性。(參考文獻E.Renotte， A.Novi， D丄abate， M.Melozzi， C.Giunti， R.Meynart， "Solar diffUser pre畫flight calibration set-up，，SPIE 1997, vol. 2957, 355-372的Fig.3 )該裝置的優點是克服了上述濾光片裝置只能進行單波長測量的缺點，可以獲得較寬光譜范圍內不同波長的角反射特性。缺點是光源 經過分光、多次反射和折射變成平行光照射在漫反射板上，已經變得很微弱，必須對照射在漫反射板上的雜散光嚴格控制。這增加了系統的復雜性；否則由 于外部雜散光的干擾，將會大大降低測量精度。
技術實現思路
本技術的目的在于為解決已有技術中測量漫反射板光譜角反射特 性，利用干涉濾光片方法僅能進行單波長測量的缺陷，和解決利用單色儀分光 方法的雜散光干擾的問題，從而提供一種利用光纖傳輸的、由準直光源、樣品 架、轉動部件、聚光部件、單色儀和光電探測器組成的光纖傳輸式漫反射板光 譜角反射特性測量系統。本技術的目的是這樣實現的本技術提供的光纖傳輸式漫反射板光譜角反射特性測量系統，包括一 用于產生平行光束的準直光源、樣品架、轉動部件、用于接收散射光的聚光部 件6、單色儀8和光電探測器9;其特征在于，還包括支撐桿4、樣品安裝板5、 光纖束7和安裝板10;其中，所述的準直光源由準直鏡2-l、氖燈2-2和氖燈電源2-3組成，所述的氖燈 2-2設置在樣品架上的待測漫反射板的對面；其中所述的氖燈2-2和所述的氖 燈電源2-3電連接，所述的準直鏡2-1設置在所述的氖燈2-2輸出的光路上； 準直光源水平放置在試驗平臺11上、其中心高度與待測漫反射板中心高度一 致，保證待測漫反射板處于準直光源發出的平行光束的中心；準直光源的光軸 垂直于第一轉臺l轉軸和第二轉臺2轉軸形成的平面；在測量過程中，準直光 源輸出光的方向保持固定不變；所述的樣品架由支撐桿4和樣品安裝板5組成，其中支撐桿4為 一根圓柱， 一端固定在第三轉臺3中心轉軸處，且第三轉臺3的轉軸通過支撐桿4的中心 線；支撐桿4的另一端上固定一用于安裝待測漫反射板的樣品安裝板5;樣品 架的設計應保證第三轉臺的轉軸通過待測漫反射板的前表面、且第一轉臺轉軸 和第二轉臺轉軸的交點處于待測漫反射板前表面的中心位置；所述的轉動部件是由一用于實現待測漫反射板相對來自準直光源平行照 射光束的一維轉動的第一轉臺1、 一用于實現待測漫反射板相對來自準直光源 平行照射光束的另一維轉動的第二轉臺2，和一用于設定待測漫反射板的反射角度的第三轉臺3組成；其中，所述的第一轉臺l采用TS160A手動轉臺，安 裝在試驗平臺上；所述的第二轉臺2采用RSA100型電動轉臺，由步進電機驅 動，該第二轉臺2通過安裝板10固定在第一轉臺l上，且第二轉臺2的轉軸 垂直于第一轉臺1的轉軸；所述的第三轉臺3安裝在第二轉臺2上，其轉軸與 第二轉臺2的轉軸同軸；所述的聚光部件6由聚光透鏡和鏡筒組成，所述的鏡筒為圓筒形，鏡筒內 部靠樣品安裝板5的一端固定有聚光透鏡，聚光透鏡為JGS1石英透鏡；所述 的聚光部件6固定在第二轉臺2上，由第二轉臺2帶動轉動，聚光部件6的光 軸通過待測漫反射板前表面的中心、且與第二轉臺2的轉軸垂直；所述的光纖束7由50-60條石英光纖組成，該光纖束7圓形的一端放置在 聚光部件6鏡筒內，聚光透鏡的焦點處，光纖束7長方形的另一端放置在單色 儀8的入射狹縫處、緊貼單色儀8的入射狹縫；所述的單色儀8由計算機控制，放置在試驗平臺上，所述的光電探測器9 采用R928光電倍增管，放置在單色儀8的出射狹縫后、緊貼出射狹縫處，且 固定在單色儀8上；所述的光纖束7將接收的待測漫反射板反射光輻射傳送到 單色儀8的入射狹縫，到達入射狹縫的光輻射經單色儀8分光后，由光電探測 器9接收、轉換成電信號，通過單色儀的波長掃描，即可獲得某一入射角漫反 射板反射光的光譜曲線。通過第 一轉臺和第二轉臺的有序轉動完成對漫反射板 不同入射角的光譜反射光強度的測量。這些測量值經處理后即為漫反射板的角 反射特性值。在上述的技術方案中，為減輕轉動部件的重量，聚光透鏡口徑應選取盡量 小、但又使光電探測器能接收適當的信號強度，保證4笨測信號有適當的信噪比。 所述的聚光透鏡為JGS1石英透鏡，并且聚光透鏡的焦距一般選取使待測漫反 射板反射光的測量視場小于1°,保證測量系統有足夠的角分辨率或根據使用 的實際情況選取。在上述的技術方案中，所述的光纖束(7)中每一根光纖的直徑為小0.2mm; 所述的光纖束7 —端為直徑小1.7mm的圓形；另 一端為0.76mmx3mm的長方形。在上述的技術方案中，所述的單色儀8采用法國JY公司生產的TRAIX320 型單色儀，焦距為320mm,光柵刻線為1200g/mm，單色儀的工作波長范圍 200-1500亂在上述的技術方案中，所述的準直鏡2-l采用JGS1石英透鏡，最大口徑 為100mm，焦距250mm.在上述的技術方案中，所述的氘燈2-2采用日本濱凇公司生產的LD2000 型氘燈。在上述的技術方案中，所述的氘燈電源2-3采用日本濱凇公司生產的 LD2000氖燈配套電源。在上述的技術方案中，所述的光電探測器9釆用R928光電倍增管。本技術的積極效果本技術由于用未分光的準直光源直接照射漫 反射板，照射在漫反射板的光輻射未經單色儀衰減，照射在漫反射板的光輻射 較強，減小了雜本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種光纖傳輸式漫反射板光譜角反射特性測量系統，包括準直光源、樣品架、轉動部件、聚光部件（６）、單色儀（８）和光電探測器（９）；其特征在于，還包括支撐桿（４）、樣品安裝板（５）、光纖束（７）和安裝板（１０）；所述的準直光源由準直鏡（２－１）、氘燈（２－２）和氘燈電源（２－３）組成；其中所述的氘燈（２－２）和所述的氘燈電源（２－３）電連接，所述的準直鏡（２－１）設置在所述的氘燈（２－２）輸出的光路上；所述的樣品架由支撐桿（４）和一用于安裝待測漫反射板的樣品安裝板（５）組成，其中支撐桿（４）為一根圓柱，所述的支撐桿（４）的一端固定在第三轉臺（３）上，且支撐桿（４）的軸線通過第三轉臺（３）的轉軸；該支撐桿（４）的另一端上固定所述的樣品安裝板（５）；所述的轉動部件是用于實現待測漫反射板相對于來自準直光源平行照射光束的兩維轉動和待測漫反射板反射角的設定的兩維轉動部件，所述的兩維轉動部件由一用于實現待測漫反射板相對來自準直光源平行照射光束的一維轉動的第一轉臺（１）、一用于實現待測漫反射板相對來自準直光源平行照射光束的另一維轉動的第二轉臺（２），和一用于設定待測漫反射板的反射角度的第三轉臺（３）組成；其中，所述的第一轉臺（１）采用ＴＳ１６０Ａ手動轉臺，安裝在試驗平臺上；所述的第二轉臺（２）采用ＲＳＡ１００型電動轉臺，由步進電機驅動，該第二轉臺（２）通過安裝板（１０）固定在第一轉臺（１）上，使第二轉臺（２）的轉軸垂直于第一轉臺（１）的轉軸，且由第一轉臺（１）帶動轉動；所述的第三轉臺（３）安裝在第二轉臺（２）上，該第三轉臺（３）轉軸與第二轉臺（２）的轉軸同軸，由第二轉臺（２）帶動轉動；所述的聚光部件（６）由聚光透鏡和鏡筒組成，其中所述的鏡筒為圓筒，鏡筒內部靠樣品安裝板（５）的一端固定有聚光透鏡；所述的聚光部件（６）固定在第二轉臺（２）上，由第二轉臺（２）帶動轉動，聚光部件（６）的光軸通過待測漫反射板前表面的中心、且與第二轉臺（２）的轉軸垂直；所述的光纖束（７）由５０－６０條石英光纖組成，該光纖束（７）的一端放置在所述的鏡筒內的聚光透鏡的焦點處，光纖束（７）的另一端放置在單色儀（８）的入射狹縫處、緊貼單色儀（８）的入射狹縫；所述的單色儀（８）由計算機控制，放置在試驗平臺上，所述的光電探測器（９）放置在單色儀（８）的出射狹縫后、緊貼出射狹縫處，并固定在單色儀（８）上。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：張仲謀，王詠梅，王英鑒，杜國軍，付利平，李聰，
申請(專利權)人：中國科學院空間科學與應用研究中心，
類型：實用新型
國別省市：11[中國|北京]