漫反射板双向反射比系数的测量

介绍了双向反射比测量仪的组成及功能,给出了测量物体双向反射比系数的方法,具体测量了在不同角度入射光照射情况下树脂板和漫反射板的双向反射比系数,分析了影响物体空间反射特性的相关因素。     

光学遥感器星上定标米散射板特性测量与分析

为了考察米散射板光学、物理性能以及空间环境适应性,对米散射板的方向半球反射比(DHR)、双向反射分布函数(BRDF)、电阻率等进行了测量和标定,并对其做了系列空间环境试验。结果表明：米散射板在350~2000 nm波段反射率大于80%,光谱反射率每100 nm差异小于0.024,表现出较好的光谱平坦性;当光源以天顶角10o~75o照明,并0°探测时900 nm波段BRDF平均每度变化小于5.2×10-4,表现出很好的朗伯性;经检测电阻率≤1012 Ω•cm,低电阻率可大幅度降低在轨航天环境静电充放电风险;空间环境辐照试验表明,米散射板具有很好的空间环境稳定性。综上所述,米散射板能够满足静止轨道光学遥感器星上定标需要。     

环形腔中背向散射特性的理论研究

研究了连续激光注入时无源环形腔的背向散射特性。首先,分析了注入光与无源腔频率完全匹配时,正向光和背散光振幅的稳态解,以及充光和快速关断过程中正向光和背散光振幅随时间的演化。其次,推导了无源腔中正向光和背向散射光的峰值半宽。最后,讨论了正向光和背散光随注入光频率扫描速度的变化。发现在环形腔中,总背向散射光强要比单圈背向散射光强大,背向散射光的峰值半宽为正向光的0.64倍。这些发现对背向散射精密测量、扫频法测腔损具有一定的参考作用。     

涂层表面激光散射特性的实验测量及优化建模

运用双向反射分布函数测量系统在特定激光波长下(1.06μm)对涂层目标样片进行实验测量,根据样片的BRDF实验数据,将遗传模拟退火算法应用于目标表面BRDF统计模型的参数反演中,获取样片的BRDF模型参数,并在此基础上获得上述样片BRDF的三维分布.同时比较了模型中考虑遮蔽因素与不考虑遮蔽情况下进行参数反演所得到的均方误差,反映了遮蔽效应对涂层目标表面光散射特性的影响.     

卫星光通信系统中金属结构件的表面散射特性研究

卫星光通信系统中结构件的表面散射会直接影响信号的传输效率。因此,基于自行搭建的双向反射分布函数（BRDF）测量系统对钛合金、铝合金结构件的表面特性展开测量。首先,分析了1550 nm激光通信波长下结构表面粗糙度和入射角度等因素对BRDF分布的影响。然后,建立了结构件表面的BRDF模型,并通过模拟退火算法获得了最优模型参数。实验结果表明,建模结果与实测结果的相对均方根误差优于7.26%,根据实测数据拟合的ABg模型参数为实际工程应用中的杂散光追迹计算和系统设计提供了必要的数据参数。     

单层二氧化钛薄膜的偏振散射特性

为了用散射法研究单层薄膜表面粗糙度的变化规律,以光学薄膜矢量光散射理论为基础,分析了单层二氧化钛薄膜分别在完全相关和完全非相关模型下的偏振双向反射分布函数,以及P偏振入射光引起的P偏振的BRDFpp随散射方位角的变化关系。理论研究结果表明:随着散射方位角的变化,P偏振入射光引起的P偏振的BRDFpp强烈依赖于膜层界面粗糙度的相关特性。在完全相关模型下,随着入射角的增加,BRDFpp随着散射方位角变化时所出现的谷值会随着入射角的增加而减小。     

光散射模型中遮蔽函数的参数反演

介绍了一种通过遗传模拟退火算法进行参数反演获取目标样片BRDF 模型参数的方法。将BRDF五参数统计模型中遮蔽函数的四个参数作为未知参数,利用在激光波长下目标样片的BRDF 实验测量数据,通过遗传模拟退火算法进行模型参数反演,获得上述样片BRDF 统计模型的九个模型参数,结果表明,与遮蔽函数四个参数取经验值情况相比较发现,九参数BRDF 统计模型的均方误差更小一些,并且通过反演出的遮蔽函数四个参数,得到上述样片在几种入射角情况下遮蔽函数随散射角的分布情况,所反演的遮蔽函数四个参数能反映材料表面的粗糙程度。     

硅太阳能电池板的光谱BRDF测量及色度特性的研究

实验测量了硅太阳能电池板在380～780 nm内的光谱双向反射分布函数（BRDF）,分析了光谱双向反射分布函数随波长及散射角的变化趋势,将色度学理论和光散射理论相结合,寻找到光散射理论中的双向反射系数与色度学中光谱反射率因数的联系,进而获得了一种通过光谱BRDF测量实现物体色度特性表征的方法。并且采用CIELAB均匀色空间中的明度指数和色品指数、定量地描述了几种入射条件下、不同散射方向上目标样片的颜色特性。将目标样片的光谱双向反射分布函数的研究应用到颜色光学领域中,对目标的探测、识别和颜色复现等具有重要的应用价值。     

光学表面粒子污染物散射的单层薄膜调控特性

为了降低超精密低损耗光学元件表面粒子污染物的光散射损耗,文中提出通过在光学表面沉积单层薄膜来调控表面场强分布,从而降低散射损耗的方法。理论分析了K9玻璃超光滑光学表面不同厚度单层二氧化硅（SiO₂）和单层二氧化钛（TiO₂）薄膜表面上方半径为100 nm粒子污染物所在处的电场强度,理论分析结果发现,当SiO₂薄膜厚度为137.4 nm,TiO₂薄膜厚度为12.3 nm时,表面粒子污染物所在处的电场强度最小。在此基础上分别计算了光学元件表面沉积厚度为137.4 nm的单层SiO₂薄膜以及厚度为12.3 nm的单层TiO₂薄膜,表面粒子污染物的总散射损耗(S)和双向反射分布函数(BRDF),计算结果表明,在波长为632.8 nm的光垂直入射时,单层SiO₂薄膜和单层TiO₂薄膜可有效降低其表面粒子的BRDF,且可将K9玻璃表面的总散射分别降低12.40%和25.04%。实验验证了单层SiO₂薄膜对于表面粒子污染物散射降低的有效性。     

可控温双向反射分布函数测量系统的研制

基于单一参考测量法的测量原理,研制了一套测量温度最高可达500℃的多光谱双向反射分布函数测量系统.光源采用从可见光的0.6328μm到中远红外的10.6μm波长的激光器,针对不同波长的激光器选择相应的光电探测器,利用转角装置来实现光源、探测器和试样相对位置的变化,通过加热炉对试样进行加热,采用模糊PID控制器进行温度的控制,控制精度为±1℃.在可见光和红外波段下,利用标准白板对测量系统进行实验误差标定,通过对实验数据进行分析,测量误差小于15%.该装置可应用于不同温度下材料表面空间反射特性的测量.     

Variability in the measurement of radar backscatter

A variety of systems and platforms have been used over the past three decades to acquire radar backscatter data of terrain. The variability in the reported data was evaluated for agricultural crops under "similar" phenological conditions and for approximately the same sensor parameters (frequency, polarization, and angle of incidence). The evaluation reveals wide variations in the magnitude of the scattering coefficient among different measurement programs. While it is difficult to determine the exact causes of these variations it is quite evident that extreme care must be employed in 1) monitoring the measurement system transfer function, 2) calibrating the system on an absolute basis, and 3) acquiring and reporting detailed target parameter information.     

基于面阵CCD的密度测量系统研制

本文介绍了一种基于面阵CCD传感技术的带倒角柱形特殊工件密度测量系统。传统的接触式测量方法效率低、人为误差大。对此,提出采用基于计算机视觉技术的非接触式测量。在介绍测量原理的基础上,详细介绍了测量软件的图像处理部分,其功能包括图像灰度化、图像分割、轮廓提取、特征点坐标计算等。采用该技术能一次测量芯块的多个参数,实现了芯块密度及几何尺寸的快速准确测量,具有非接触、分辨率高和自动化程度高等优点,是密度测量的一项有效技术。     

定标漫反射板实验室系统级BRDF测量方法

星上定标系统是卫星遥感器的重要组成部分,用于实现仪器的星上辐射定标等功能。介绍了安装在某一时间调制型傅里叶变换光谱仪上的星上定标系统,该星上定标系统采用漫反射板太阳辐射定标方法进行仪器在轨全口径、全光路、全视场的星上辐射定标。定标漫反射板在光谱仪光路最前端反射太阳光,通过已知的大气外太阳照度和漫反射板的双向反射分布函数BRDF确立辐亮度标准。定标漫反射板的BRDF需要在实验室进行精确测量。介绍了在光谱仪整机状态下使用太阳模拟器和标准漫反射板进行定标漫反射板实验室系统级BRDF测量的方法,对使用定标漫反射板系统级BRDF进行星上辐射定标时的绝对辐射定标精度进行了分析,绝对辐射定标精度能够满足5%的指标要求。     

后向散射激光多普勒测速仪的实验研究

设计了一种后向散射激光多普勒测速实验装置并成功地用于风速测量。此装置结构简单，操作方便，既可用于远距离流场测量，叉可用于大型燃烧炉和内燃机中的速度测量。     

CCD双目立体视觉测量系统的理论研究

利用几何成像原理建立起CCD双目立体视觉测量系统的数学模型,从提高系统测量精度出发,在理论上重点对系统结构参数、图像识别误差与系统测量精度的关系进行了深入的分析和探讨,并通过实验对结论进行了验证.研究内容对实际建立该测量系统具有很强的指导作用.     

玻璃面板油墨厚度无损在线数字化检测系统

为了实现对玻璃面板油墨层厚度的检测,提出了一种满足工业化检测需要的玻璃面板油墨厚度无损在线检测系统。首先,基于结构光测量原理进行非接触式测量,进一步提出了基于自适应提取算法的油墨厚度数字化定量计算模型,对采集到的携带油墨厚度信息的亮线图像进行处理,该模型非常适用于非接触式数字化检测;其次,建立了完整的检测系统,将标准油墨面板作为油墨检测的评价标准,多次测量拟合定标系数;最后,该玻璃面板油墨厚度无损测量系统的最大检测厚度达23 mm,检测精度优于4 m,通过对玻璃面板油墨层厚度的检测,实现了对油墨厚度的高精度、快速、无损检测,具有广阔的应用前景。     

High-resolution measurement of diameter variations in optical fibres by the backscatter method

The backscatter signal measured with high resolution from optical fibres with complex diameter variations is shown to follow precisely the diameter profile. The local attenuation which is anticorrelated from opposite ends of the fibre is compared with a simple theoretical model.     

海杂波后向散射系数经验模型研究

为改善海洋环境雷达的检测性能,基于海杂波后向散射特性,对GIT,TSC,NRL三种典型海杂波后向散射系数经验模型进行仿真,并与实测数据进行对比,以均方差检验法作为拟合优度评价标准,分析了三种模型的拟合特点,给出了三种模型的适用性,结果表明,改进的NRL模型与实测数据拟合得最好,TSC模型次之,GIT模型拟合效果最差,其适用性随海况、擦地角、极化方式的变化而呈现出不同特点。