实验室用表面反照率测量系统

摘要

本发明公开了一种实验室用表面反照率测量系统。所述测量系统包括光源、引入光纤、样品池、导出光纤和检测器；所述光源与所述引入光纤相连接；所述样品池包括积分球和样品槽，所述样品槽设于所述积分球的开口处且为密封连接；所述积分球的球壁上设有角度调节阀和探测光纤；所述角度调节阀与所述引入光纤相连接；所述探测光纤通过导出接口与所述导出光纤相连接；所述导出光纤的另一端与所述检测器相连接。本发明提供的实验室用表面反照率测量系统，将光源、光纤、样品池、检测器以及温度、湿度控制结合起来，由光源提供检测光线，温湿度控制检测条件，样品被照射后由积分球搜集反射光，再由导出光纤连接检测器检测。

说明书

技术领域

本发明涉及一种实验室用表面反照率测量系统，可应用于实验室快速测定特定表 面反照率以及实际环境反照率，并可同时得到表面物质的特征光谱。

背景技术

反照率作为重要的地气辐射平衡参数，无论是外场还是实验室研究都受到关注， 尤其是随着气溶胶在特定地表表面沉降(比如冰雪表面)带来地表反照率的明显变化， 使得气溶胶对地表反照率的研究也越来越受到重视。然而，目前测定地表反照率的技 术主要应用于外场观测中，必须要立于下垫面上方1.5米左右，并且由于下垫面复杂 不均一等特点，加上测试条件主要是受气象条件以及季节变化的控制，使得数据难以 重复以及检测误差较大等问题，无法应用于实验室研究。

发明内容

本发明的目的是提供一种实验室用表面反照率测量系统，可以模拟实际气象条件 以及太阳高度角的变化，同时还可得到表面物质的特征光谱。

本发明提供的一种实验室用表面反照率测量系统包括光源、引入光纤、样品池、 导出光纤和检测器；所述光源与所述引入光纤相连接；所述样品池包括积分球和样品 槽，所述样品槽设于所述积分球的开口处且为密封连接；所述积分球的球壁上设有角 度调节阀和探测光纤；所述角度调节阀与所述引入光纤相连接；所述探测光纤通过导 出接口与所述导出光纤相连接；所述导出光纤的另一端与所述检测器相连接。

上述的反照率测量系统中，所述光源可为卤钨灯、氖灯或氙灯等，还可配合滤光 片，其波长涵盖紫外-可见-红外区域；可根据实际研究需要进行所述光源的选择。

上述的反照率测量系统中，所述引入光纤、导出光纤和探测光纤的芯径可为 8μm-1000μm。

上述的反照率测量系统中，所述积分球与所述样品槽可通过密封胶圈密封连接。

上述的反照率测量系统中，所述样品槽上可设有进气口和出气口；通过向所述样 品池的密闭空间中循环通入气体，可控制所述样品池内的湿度。

上述的反照率测量系统中，所述样品槽的下方可设有温度控制装置，用于调控所 述样品池内的温度。

上述的反照率测量系统中，所述样品槽的下方可设有腔体，所述腔体上设有进口 和出口，可通过所述进口和出口向所述腔体内循环通入冷凝介质以调控所述样品池内 的温度。

上述的反照率测量系统中，所述探测光纤上套设有阻光通道，所述阻光通道的两 端分别与所述积分球的球壁和所述导出接口相连接；从而避免了所述积分球收集的光 直接进入光纤。

上述的反照率测量系统中，所述检测器可为光纤光谱仪；可根据实际研究对所述 检测器进行选择。

由于采用了上述的技术方案，本发明具有以下有益效果：具有可控温度、湿度以 及光入射角度等特点；并且响应时间快速，重复性好，误差小，得到表面反照率的同 时，还可以得到漫反射光谱，对表面的物种分析也是一个补充手段，非常适合于实验 室研究。同时，由于采用可替换的配套光源和检测器，可以人为控制研究的波长范围， 从紫外到红外等光谱范围都能够实现。

附图说明

图1为本发明实验室用表面反照率测量系统的结构示意图。

图2为本发明实验室用表面反照率测量系统的样品池的结构示意图。

图中各标记如下：1氙灯、2引入光纤、3样品池、4导出光纤、5光纤光谱仪、 6积分球、7样品槽、8角度调节阀、9阻光通道、10导出接口、11密封胶圈、12进 气口、13出气口、14腔体、15进口、16出口。

具体实施方式

下述结合实施例对本发明做进一步说明，但本发明并不局限于以下实施例。

实验室用表面反照率测量系统

本实施例的实验室用表面反照率测量系统包括氙灯1、引入光纤2、样品池3、导 出光纤4和光纤光谱仪5；引入光纤2和导出光纤4的芯径均为600μm；氙灯1与引 入光纤2相连接；样品池3包括积分球6和样品槽7，样品槽7设于积分球6的开口 处并通过密封胶圈11与积分球6密封连接；样品槽7的两侧分别设有进气口12和出 气口13，用于循环通入气体以对样品池3内的湿度进行控制；样品槽7的下方设有一 个腔体14，该腔体14的壁上设有一个进口15和出口16，用于向该腔体14内循环通 入冷凝介质，以对样品池3内的温度进行控制；积分球6的球壁上设有角度调节阀8， 角度调节阀8与引入光纤2相连接，用于将该引入光纤2与积分球6连接的同时，起 到固定引入光纤2的作用；同时，角度调节阀8可以调节角度，进而可以调节光线的 入射角度；探测光纤(图中未示出)的一端与积分球6的球壁相连接，另一端通过导 出接口10与导出光纤4相连接；该探测光纤上套设有阻光通道9，从而避免了积分球 6收集到的光直接进入探测光纤；阻光通道9的两端分别与积分球6和导出接口10相 连接；导出光纤4与光纤光谱仪5相连接，从而可以对待测样品的表面反照率进行测 量。

上述实验室用表面反照率测量系统中，引入光纤2、导出光纤4和探测光纤9的 芯径均可在8μm-1000μm内进行调节；积分球6与样品槽7之间还可通过其它方式进 行密封连接；样品槽7的下方还可设有其它的温度控制装置以对样品池内的温度进行 控制；光源和检测器均可以根据实际需要进行选择。

使用上述实验室用表面反照率测量系统时，确保光纤(包括引入光纤2、导出光 纤4和探测光纤)、光纤光谱仪5以及样品池3连接严密，确保中间无漏光区域，测定 前需使用标准白瓦对该测量系统进行校正，随后将所测样品装入样品槽7中，并沿表 面刮平，保证样品表面平整；将积分球6与样品槽7密封对接，即可进行表面反照率 的测定，即可同时在线得到表面反照率以及特征光谱。

本发明提供的实验室用表面反照率测量系统，将光源、光纤、样品池、检测器以 及温度、湿度控制结合起来，由光源提供检测光线，温湿度控制检测条件，样品被照 射后由积分球搜集反射光，再由导出光纤连接检测器检测。