【摘 要】
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双向反射分布函数（BRDF）是描述材料表面空间散射和反射特性的物理量,对于特定角度入射光经材料表面反射在空间内的散射光可以很好地描述,能够反映出材料的大部分光学特征。目前,BRDF测量装置大多存在着结构复杂、光路调试不便等问题,本文针对于上述问题进行了研究,设计了一款便携式BRDF测量装置。本文对于BRDF测量装置的工作原理进行分析,结合现有的散射理论和经验模型,对粗糙表面的辐射特性分布进行预测。
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双向反射分布函数（BRDF）是描述材料表面空间散射和反射特性的物理量,对于特定角度入射光经材料表面反射在空间内的散射光可以很好地描述,能够反映出材料的大部分光学特征。目前,BRDF测量装置大多存在着结构复杂、光路调试不便等问题,本文针对于上述问题进行了研究,设计了一款便携式BRDF测量装置。本文对于BRDF测量装置的工作原理进行分析,结合现有的散射理论和经验模型,对粗糙表面的辐射特性分布进行预测。同时,对于便携式BRDF测量装置进行整体方案设计。从机械结构和光路两方面进行设计分析,完成了整体结构的建模;利用Labview和控制器的结合,完成了BRDF测量装置的控制系统设计,最终实现BRDF测量装置的自动化测量。利用Ansys软件对于BRDF测量装置的结构进行有限元分析。通过Ansys仿真分析结果和实际测量结果相结合,对于BRDF测量装置的指向精度和整体误差进行分析,预计BRDF测量装置的整体误差在5%以内。本文完成BRDF测量装置的样机试制,采用高精度单晶硅片作为标准件,使用BRDF测量装置进行标定试验,并对石英、氧化铝、氧化锆、碳化硅和瑕疵板进行了实验测量。通过实验数据分析,证明BRDF测量装置的可行性,具有良好的稳定性和重复度,并对于入射角度对物体表面BRDF分布的影响进行了分析,通过模型与实验数据的拟合,再次印证了BRDF测量数据的准确性。
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