無合作目標激光測量中目標表面散射特性的研究.pdf

1、無合作目標的激光測量技術(shù)已經(jīng)成為激光技術(shù)發(fā)展的新需求,無需合作目標使得大空間或不便于接觸的測量變得高效、便捷且安全,然而,正是因為沒有合作目標輔助,激光直接入射到目標表面后接收到的散射光不僅很微弱,而且復雜、不確定,這使得測量系統(tǒng)的精度和測量范圍受到很大的限制。因此,研究激光在目標表面的散射特性對于無合作目標測量系統(tǒng)的設(shè)計和改進具有非常重要的意義。
　　為了解決這一問題,本文首先對其他領(lǐng)域中散射特性的研究現(xiàn)狀進行了總結(jié),明確了本課

2、題中所要研究的對象是紅外1550nm激光在實際加工表面的散射特性;然后對散射特性中的基本理論做了介紹,根據(jù)具體的研究對象特點,選擇了基于雙向反射分布函數(shù)(BRDF)的實驗研究方法,并對BRDF及其測量方法做了介紹;之后介紹并分析實驗中的被測目標——標準表面粗糙度比較樣塊,由于其表面具有切削紋理,因此入射方位也會影響散射特性,根據(jù)這樣的測量需求,自行設(shè)計并搭建了半球空間目標表面散射特性測量裝置,對不同粗糙度的表面分別以不同的入射角、不同的

3、方位角進行了測量;再次,根據(jù)無合作目標測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),系統(tǒng)主要接收的是后向及其附近的散射光,因此本文也設(shè)計并搭建了后向散射實驗測量系統(tǒng),并對不同加工方式、不同粗糙度的目標樣塊進行了測量;最后對各個實驗的測量結(jié)果進行了分析與討論。
　　實驗結(jié)果表明,表面粗糙度、紋理以及入射光天頂角、方位角都會對散射光有規(guī)律性影響。對于半球空間的散射而言,粗糙度影響能量在空間的分布,光滑的表面鏡面反射分量強,散射光峰值更大;表面紋理影響峰值附近的能量