曲面物体的光学参数的测量方法

技术领域

本发明涉及光学参数测量领域，具体为一种曲面物体的光学参数的测量方法。

背景技术

人类的发展在某种意义上来说就是能源利用方式的发展，太阳能具有总量巨大，清洁安全的优势，引起了科研工作者们的广泛关注。

目前，在太阳能光热发电技术中负责将太阳能转化为热能的部件是吸热器，太阳能吸热器是一种吸收太阳能辐射能量并向工质传递热量的装置，其运行性能直接关系到整个光热发电系统的安全稳定高效运行。吸热器的性能与其对于太阳光的吸收或反射能力息息相关。而对于光学参数的测量通常局限于对平面物体的光学参数的测量，由于曲面物体的形状各不相同，没有一种较为通用的方法能够测量得到曲面物体的光学参数。

发明内容

针对以上问题，本发明提供了一种通用的曲面物体的光学参数的测量方法，能够适用于不同曲面物体的光学参数测量，提高了曲面物体光学参数测量的便捷性与准确性。

本发明提供一种曲面物体的光学参数的测量方法，包括以下步骤：

经验曲线绘制步骤：根据不同涂料喷涂在相同参考曲面物体的参考曲面的光学参数测量数据和不同涂料的实际光学参数的对应关系绘制经验曲线；

第一提供步骤：提供待测曲面物体，待测曲面物体具有待测曲面，待测曲面喷涂有规定涂料；

测量步骤：提供积分球光学测量装置及遮光装置，积分球光学测量装置的积分球具有通光孔，遮光装置具有通孔，通孔的内径不小于通光孔的内径；将待测曲面正对通光孔设置，并将遮光装置设于待测曲面与通光孔之间，遮光装置用于遮挡待测曲面与通光孔的内壁之间的间隙；测量喷涂有规定涂料的待测曲面的光学参数，获得待测曲面的光学参数测量数据；

待测曲面光学参数确定步骤：根据待测曲面的光学参数测量数据与经验曲线得到待测曲面的实际光学参数。

对于各种不同的曲面，通过遮光装置遮挡待测曲面与通光孔的内壁之间的间隙，能够保证通光孔内的光线直射曲面物体的曲面，且无漏光现象，提高了光学参数测量结果的准确性以及测量方法的适用范围；仅需要测量待测曲面的光学参数测量数据并与经验曲线对照，即可获得待测曲面的实际光学参数，提高了曲面物体的光学参数的测量效率，缩短了测量时间，提高了光学参数获取的准确性。

本发明的可选技术方案中，经验曲线绘制步骤之前还进一步包括：

第二提供步骤：提供多个参考曲面物体，多个参考曲面物体分别具有与待测曲面相同的参考曲面；以及提供分别用于喷涂多个参考曲面的参考涂料；

第二喷涂步骤：分别向多个参考曲面喷涂参考涂料，多个参考曲面喷涂的参考涂料不相同；

光学参数测量数据获取步骤：分别测量喷涂参考涂料后的各参考曲面的光学参数，得到参考曲面的光学参数测量数据；

实际光学参数获取步骤：获取各参考曲面喷涂的涂料的实际光学参数。

根据该技术方案，通过对相同参考曲面喷涂多种不同参考涂料，能够得到多个不同的光学参数测量数据，并结合对应的实际光学参数，在绘制经验曲线时具有多的数据点，拟合形成的数据曲线的精确度更高，提高了实际光学参数数据的准确性。

本发明的可选技术方案中，喷涂步骤中，参考涂料的喷涂厚度不大于1mm；第一提供步骤中，规定涂料的喷涂厚度不大于1mm。

根据该技术方案，控制涂料的喷涂厚度在合理范围，能够降低涂料厚度对曲面物体光学参数测量的影响，提高光学参数测量数据的准确性。

本发明的可选技术方案中，喷涂步骤中，参考涂料喷涂形成的涂层与参考曲面在光源的照射下均发生漫反射；第一提供步骤中，规定涂料喷涂形成的涂层与待测曲面在光源的照射下均发生漫反射；或者喷涂步骤中，参考涂料喷涂形成的涂层与参考曲面在光源的照射下均发生镜面反射；第一提供步骤中，规定涂料喷涂形成的涂层与待测曲面在光源的照射下均发生镜面反射。

根据该技术方案，通过保证参考曲面与参考涂料形成的涂层、待测曲面与规定涂料形成的涂层均以及参考曲面表面的涂层与待测曲面表面的涂层均具有相同的光反射类型，使得涂层与曲面的光反射规律相同，避免了光反射规律不同对待测曲面与参考曲面的光学参数测量结果的影响，也提高了经验曲线的准确性与可靠性，进而提高了待测曲面的实际光学参数获取的准确性。

本发明的可选技术方案中，实际光学参数获取步骤中，实际光学参数数据来源于参考涂料的产品说明数据或来源于参考涂料喷涂在平板时对应的光学参数。

根据该技术方案，实际光学参数获取方式简单，有利于提高光学参数测量的效率。

本发明的可选技术方案中，实际光学参数获取步骤中，部分参考涂料的实际光学参数大于待测曲面的光学参数测量数据，部分参考涂料的实际光学参数小于待测曲面的光学参数测量数据。

根据该技术方案，通过选取合适范围的实际光学参数数据，能够使得待测曲面的光学参数与经验曲线匹配。

本发明的可选技术方案中，遮光装置为圆环，且圆环的内径不小于通光孔的内径，遮光装置采用可塑性材料制作或刚性材料制作；遮光装置采用刚性材料制作时，圆环的表面为漫反射材料。

根据该技术方案，技术人员可以根据实际情况选择遮光装置的材料类型，遮光装置采用可塑性材料制作时，按压可塑性材料，使可塑性材料变形并填补可能漏光的部位，实现充分地遮光，进而有利于提高光学参数测量结果的准确性。遮光装置采用刚性材料制作时，利用漫反射材料较少吸收光的特性，能够提高遮光效果，提高光学参数测量结果的准确性。

本发明的可选技术方案中，待测曲面或参考曲面在通光孔的投影面积与通光孔的面积之比为0.7-2。

根据该技术方案，通过控制待测曲面或参考曲面在通光孔的投影面积与通光孔的面积之比在合理范围内，有利于提高测量结果的准确性，减小测量误差。

本发明的可选技术方案中，光学参数测量数据获取步骤和/或待测曲面光学参数确定步骤中，光学参数为吸收率或反射率。

根据该技术方案，可以根据待测曲面的透光或不透光性质测量获得吸收率或反射率，提高了方法及适用曲面的灵活性。

本发明的可选技术方案中，待测曲面为规则曲面或不规则曲面，且待测曲面无内陷结构或外凸结构。

根据该技术方案，待测曲面无内陷或外凸结构，有利于提高光学参数测量结果的准确性，本发明方法能够测量规则或不规则曲面的光学参数，适用范围广。

附图说明

图1为本发明实施方式中曲面物体的光学参数的测量方法的流程示意图。

图2为本发明实施方式中曲面物体的光学参数的测量装置的结构示意图。

图3为本发明实施方式中经验曲线绘制步骤的流程示意图。

图4为本发明实施方式中模具的结构示意图。

附图标记：

积分球光学测量装置1；积分球11；通光孔12；遮光装置2；通孔20；模具21；圆形底盘211；通孔形成部212；曲面物体3；装载台4。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1、图2所示，本发明提供一种曲面物体的光学参数的测量方法，包括以下步骤：

本发明提供一种曲面物体的光学参数的测量方法，包括以下步骤：

经验曲线绘制步骤：根据不同涂料喷涂在相同参考曲面物体的参考曲面的光学参数测量数据和不同涂料的实际光学参数的对应关系绘制经验曲线；

第一提供步骤：提供待测曲面物体，待测曲面物体具有待测曲面，待测曲面喷涂有规定涂料；

测量步骤：提供积分球光学测量装置1及遮光装置2，积分球光学测量装置1的积分球11具有通光孔，遮光装置2具有通孔20，通孔20的内径不小于通光孔12的内径；将待测曲面正对通光孔12设置，并将遮光装置2设于待测曲面与通光孔12之间，遮光装置2用于遮挡待测曲面与通光孔12的内壁之间的间隙；测量喷涂有规定涂料的待测曲面的光学参数，获得待测曲面的光学参数测量数据；

待测曲面光学参数确定步骤：根据待测曲面的光学参数测量数据与经验曲线得到待测曲面的实际光学参数。

对于各种不同的曲面，通过遮光装置2遮挡待测曲面与通光孔12的内壁之间的间隙，能够保证通光孔12内的光线直射曲面物体的曲面，且无漏光现象，提高了光学参数测量结果的准确性以及测量方法的适用范围、通用性高；仅需要测量待测曲面的光学参数测量数据并与经验曲线对照，即可获得待测曲面的实际光学参数，提高了曲面物体的光学参数的测量效率，缩短了测量时间，提高了光学参数获取的准确性。

需要说明的是，本实施方式中，虽然示出了经验曲线绘制步骤，但并不代表每进行曲面物体的光学参数测量时，都需要进行一次经验曲线的绘制(包括提供参考曲面物体、参考涂料、测量参考曲面的光学参数测量数据和获取实际光学数据)，在待测曲面的特性与历史经验曲线(以前绘制的经验曲线)相匹配时，可以直接根据历史经验曲线和待测曲面的光学参数测量数据获得待测曲面的实际光学参数，而无需重复绘制经验曲线，从而提高光学参数的测量效率，缩短测量时间。

本发明的优选实施方式中，曲面物体(包含待测曲面物体或参考曲面物体)的光学参数为吸收率或反射率。具体地，待测曲面物体或者待测参考曲面物体为不透光材质，测量的光学参数为吸收率；若待测曲面物体或待测参考曲面物体为透光材料，测量的光学参数为反射率。可以根据曲面物体的材质，测量曲面物体不同的光学参数，提高本实施方式方法的灵活性以及适用范围。可以根据待测曲面的透光或不透光性质测量获得吸收率或反射率，提高了方法及适用曲面的灵活性；本实施方式所说的测量获得吸收率或反射率可以为直接获得，也可以为根据测量数据间接换算获得，吸收率＝1-反射率。

如图3所示，本发明的优选实施方式中，经验曲线绘制步骤之前还进一步包括：

第二提供步骤：提供多个参考曲面物体，多个参考曲面物体分别具有与待测曲面相同的参考曲面；以及提供分别用于喷涂多个参考曲面的参考涂料；

第二喷涂步骤：分别向多个参考曲面喷涂参考涂料，多个参考曲面喷涂的参考涂料不相同；

光学参数测量数据获取步骤：分别测量喷涂参考涂料后的各参考曲面的光学参数，得到参考曲面的光学参数测量数据；

实际光学参数获取步骤：获取各参考曲面喷涂的涂料的实际光学参数。

通过上述方式，对相同参考曲面喷涂多种不同参考涂料，能够得到多个不同的光学参数测量数据，并结合对应的实际光学参数，能够得到更多的数据点(数据点是指在经验曲线中，横坐标代表的光学参数测量数据，纵坐标代表的实际光学参数形成的点)，在绘制经验曲线时，较多的数据点拟合形成的数据曲线的精确度更高，提高了实际光学参数数据的准确性。优选地，在光学参数数据获取步骤中，采用的测量方法与测量步骤使用的方法相同，在此不再赘述。

本发明的优选实施方式中，实际光学参数获取步骤中，实际光学参数数据来源于参考涂料的产品说明数据或来源于参考涂料喷涂在平板时对应的光学参数。实际光学参数获取方式简单，有利于提高光学参数测量的效率。

本发明的优选实施方式中，实际光学参数获取步骤中，部分参考涂料的实际光学参数大于待测曲面的光学参数测量数据，部分参考涂料的实际光学参数小于待测曲面的光学参数测量数据。通过选取合适范围的实际光学参数数据，能够使得待测曲面的光学参数与经验曲线匹配。本实施方式中，可以根据待测曲面的光学参数测量数据确定参考涂料的光学参数的数据范围，进而选择相对应的参考涂料类型，使得经验曲线中包含有对应的待测曲面的光学参数测量数据。

本发明的优选实施方式中，待测曲面为规则曲面或不规则曲面，且待测曲面无内陷结构或外凸结构。待测曲面无(严重)内陷或无(严重)外凸结构，有利于提高光学参数测量结果的准确性，本发明方法能够测量规则或不规则曲面的光学参数，适用范围广。

不同的光反射类型会影响光学参数以及经验曲线的精确度和可靠性。本发明的优选实施方式中，喷涂步骤中，参考涂料喷涂形成的涂层与参考曲面在光源的照射下均发生漫反射；第一提供步骤中，规定涂料喷涂形成的涂层与待测曲面在光源的照射下均发生漫反射；或者喷涂步骤中，参考涂料喷涂形成的涂层与参考曲面在光源的照射下均发生镜面反射；第一提供步骤中，规定涂料喷涂形成的涂层与待测曲面在光源的照射下均发生镜面反射。通过保证参考曲面与参考涂料形成的涂层、待测曲面与规定涂料形成的涂层均以及参考曲面表面的涂层与待测曲面表面的涂层均具有相同的光反射类型，使得涂层与曲面的光反射规律相同，避免了光反射规律不同对待测曲面与参考曲面的光学参数测量结果的影响，也提高了经验曲线的准确性与可靠性，进而提高了待测曲面的实际光学参数获取的准确性。

本发明的优选实施方式中，喷涂步骤中，参考涂料的喷涂厚度不大于1mm；第一提供步骤中，规定涂料的喷涂厚度不大于1mm。控制涂料的喷涂厚度在合理范围，能够降低涂料厚度对曲面物体光学参数测量的影响，提高光学参数测量数据的准确性。

本发明的优选实施方式中，遮光装置2的吸收率低于75％。通过控制遮光装置2的吸收率能够提高遮光效果，避免遮光装置2对测量结果产生影响，提高测量结果的准确性。

本发明的优选实施方式中，测量步骤和光学参数测量数据获取步骤中，待测曲面和参考曲面在通光孔12的投影面积与通光孔12的面积之比为0.7-2，优选地为1-2，更优选地为1-1.5。通过控制待测曲面或参考曲面在通光孔12的投影面积与通光孔12的面积之比在合理范围内，有利于提高测量结果的准确性，减小测量误差。

本发明的优选实施方式中，遮光装置2为圆环，遮光装置2的内径不小于通光孔12的内径，使得遮光装置2不会对通光孔12造成遮挡，遮光装置2采用可塑性材料制作，可塑性材料能够对通光孔12的内壁与待测曲面之间的缝隙进行填充遮挡。技术人员可以根据实际情况按压可塑性材料，使可塑性材料变形并填补可能漏光的部位，实现充分地遮光，进而有利于提高光学参数测量结果的准确性。具体地，可塑性材料为橡胶、树脂等有机材料。技术人员也可以根据实际情况选择其它类型的可塑性材料，不以本实施方式所列举的为限。进一步地，还包括用于对可塑性材料进行塑形的模具21，使得遮光装置2具有特定的形状及厚度，在该形状及厚度的基础上，根据实际情况调整可塑性材料，从而保证多次测量时采用的遮光装置2的一致性，减少多次测量的误差。本实施方式中，可塑性材料制备的遮光装置的厚度为2.5mm，此处的厚度为高度方向的厚度。模具的形式不做限定，可以形成圆环状的遮光装置2即可。如图4所示，模具21可以包括圆形底盘211和通孔形成部212，圆形底盘211用于承载可塑性材料，可塑性材料在通孔形成部212处形成通孔20。

在一些实施方式中，遮光装置2也可以为刚性材料制作，且遮光装置2的内表面采用漫反射材料加工。通过上述方式，利用漫反射材料较少吸收光的特性，能够提高遮光效果，提高测量结果的准确性；进一步地，遮光装置2为为金属材质；刚性的遮光装置2能够保持遮光装置2形态的稳定性，保证多次测量结果的稳定性。

本发明的具体实施例中，遮光装置2的内径比通光孔12的内径大1-2mm，防止遮光装置2对通光孔12产生遮挡，提高测量的准确性。

本发明的优选实施方式中，积分球光学测量装置还包括装载台4，用于装载待测曲面物体或待测参考曲面物体，提高积分球光学测量装置使用的便捷性。在一些实施例中，装载台4还可以为高度可调装置，从而根据需要调节曲面物体3的高度，以便于进行测量。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。