基于多频调制激光辐照的半透明介质辐射特性测量方法

摘要

基于多频调制激光辐照的半透明介质辐射特性测量方法，属于半透明介质辐射特性测量技术领域。本发明为了解决半透明介质辐射特性测量中，单次测量信息的测量结果误差较大的问题。它基于多频调制激光辐照技术，利用多频调制激光照射具有一定黑度涂层的半透明介质表面，通过改变激光调制频率、激光入射角度、试件厚度及试件涂层黑度来获得多组边界处的频域半球反射信号，基于这些反射信号结合逆问题求解技术获得半透明介质的辐射物性参数。本发明用于测量半透明介质辐射特性。

主权项

一种基于多频调制激光辐照的半透明介质辐射特性测量方法，其特征在于，它包括以下步骤：步骤一：设定采样次数为N，N为大于或者等于2的自然数；步骤二：取厚度为L_i的待测半透明介质试件，该待测半透明介质试件的一侧均匀涂有黑度为ε_i的不透明涂层，采用角频率为ω_i的激光束照射半透明介质试件的无涂层一侧，该激光束与半透明介质试件的法向成θ_i角度，使用探测器测量获得N组半透明介质试件表面边界上的频域复半球反射信号${\hat{R}}_{i,\mathrm{mea}}\left({\omega }_i\right);i=\mathrm{1,2,3},......,N;$步骤三：利用逆问题算法，设定半透明介质试件的吸收系数κ_a和散射系数κ_s的取值；步骤四：根据吸收系数κ_a和散射系数κ_s的取值，通过对辐射传输方程的求解，获得计算域内的N个辐射强度场；步骤五：利用步骤四中计算获得的N个辐射强度场，计算获得半透明介质试件的无涂层一侧边界上的频域复半球反射信号估计值${\hat{R}}_{i,\mathrm{est}}\left({\omega }_i\right)=2\pi {\int }_{\pi /2}^{\pi }\frac{{\hat{I}}_i(\theta ,{\omega }_i)}{{\hat{I}}_0}\cos \theta \sin \mathrm{\theta d\theta },$式中是角频率为ω_i的激光束的辐射强度值，为角频率为ω_i的激光束在半透明介质试件的无涂层一侧边界上的辐射强度，θ为散射方向；步骤六：根据步骤五中获得的频域复半球反射信号估计值与步骤二中获得的频域复半球反射信号计算获得逆问题算法中的目标函数值F_obj：$F_{\mathrm{obj}}=\underset{i=1}{\overset{N}{\Sigma }}{[{\hat{R}}_{i,\mathrm{est}}\left({\omega }_i\right)-{\hat{R}}_{i,\mathrm{mea}}\left({\omega }_i\right)]}^2;$步骤七：将目标函数值F_obj与预设定的阈值ξ进行比较，若目标函数值F_obj小于阈值ξ，则将当前吸收系数κ_a和散射系数κ_s的取值作为待测半透明介质试件的特性测量结果，完成半透明介质辐射特性的测量；否则，根据逆问题算法修改吸收系数κ_a和散射系数κ_s的取值，返回步骤四。