一种用于室内外的便携式地物反射光谱测量装置及方法

1.本发明涉及地物光谱测量光学检测设备技术领域，具体涉及一种用于室内外的便携式地物反射光谱测量装置及方法。


背景技术：

2.地物反射光谱特征是遥感技术的重要理论基础，可用于遥感传感器波段选择、遥感数据校对、探测方位与时间选择等。在指定的光源照射条件下，地物在不同反射方向具有不同的反射光谱特征，通常符合双向反射分布函数，但由于双向反射分布函数参数众多，影响因素较多，一般难以直接计算获取。因此，通常采用直接从半球空间各反射方向测量地物反射光谱的方法来近似获取地物各方向反射光谱及其双向反射分布，同时要求满足实验室及野外测量，进而对地物反射光谱测量装置的探测角度、探测距离等探测几何范围、便携性、互换性、可靠性、经济性等提出了更高要求。
3.现有的地物反射光谱测量装置多采用复杂的机械传动平台，如链传动轨道、测角仪、多转角平台、机器人手臂等，侧重于结合控制系统和地物光谱仪实现地物反射光谱的自动化采集。但现有设备整体结构庞大复杂、成本高、便携性差、可靠性低，且同一装置难以同时满足实验室及野外地物反射光谱测量的需求，与此同时，探测几何范围也较小，一般只能实现探测方位角和天顶角的变化，并在固定探测距离下实现地物反射光谱测量，难以实现探测距离的调整。因此，研制结构简单、互换性好、便携性好、探测几何范围大、能同时满足实验室及野外测量需求的地物反射光谱测量装置及方法，将能有效满足地物反射光谱测量的普适性、低成本、高效率、可靠性等需求。
4.公告号为cn101672776b公开的“一种冰层双向反射率测量装置及其测量方法”及公告号为cn101672777b公开的“一种任意位置的冰层双向反射率测量装置”，采用半圆拱形轨道、地面圆形轨道和仪器架，主要针对野外冰层双向反射率进行测量，但其传感器探头只能随仪器架沿半圆拱形轨道相对太阳实现探测天顶角和方位角变化，不能针对室内人工卤钨光源进行相对方位角变化以及实现探测距离调节，而180
°
方位角时半圆拱形轨道容易遮挡太阳入射光线，影响测量效果，且仪器架结构较为复杂。公布号为cn102829754a公开的“三维测角仪”，由天顶机构与方位机构两大部分构成，其采用电机和链传动驱动，整体结构较为复杂，携带、安装工作量大，难以实现部件互换，且只针对光谱仪固定于天顶杆末端实现探测天顶角和方位角变化，因此难以实现探测距离及各方位人工卤钨光源安装。公布号为cn110823836a公开的“地物光谱多角度测试系统”、公告号为cn210014761u公开的“地物光谱多角度测试平台”及公布号为cn112730332a公开的“一种光谱偏振双向反射特性测量装置”，主要采用方位角旋转机构台、天顶角旋转机构支架两大部分构成，由于采用了多套电机驱动系统和多种机械传动系统，整体结构复杂笨重，便携性差，且难以实现探测和入射距离的变化。公布号为cn112414975a及公告号为cn214066930u公开的“一种材料双向反射透射的函数测量装置”，通过两套驱动组件分别带动光源转动架、探测器转动架实现探测和入射方位角、天顶角的变化，由于涉及电机带动多套齿轮传动，整体结构复杂，便携性差，安
装工作量大，且难以实现探测和入射距离的变化。


技术实现要素：

5.技术问题：本发明的目的是要克服现有技术中的不足之处，提供一种结构简单、互换性好、探测几何范围大、安装方便、能满足传感器探测和光源入射距离可变，用于室内外的便携式地物反射光谱测量装置及方法。
6.技术方案：本发明的用于室内外的便携式地物反射光谱测量装置，包括卤钨聚光光源、光纤准直镜、1分4光纤、近红外波段光谱仪、近紫外-可见波段光谱仪、可见指示激光器和采集控制计算机，还包括环形方位角滑轨支座、探测天顶角滑轨支架、入射天顶角滑轨支架、光源探头固定支架和装有地物样品的载物台；所述环形方位角滑轨支座、探测天顶角滑轨支架、入射天顶角滑轨支架和光源探头固定支架组成多方位探测支架；所述光纤准直镜、1分4光纤、近红外波段光谱仪、近紫外-可见波段光谱仪、可见指示激光器和采集控制计算机组成光谱采集系统；所述探测天顶角滑轨支架和入射天顶角滑轨支架对称设在环形方位角滑轨支座上，探测天顶角滑轨支架和入射天顶角滑轨支架上分别设有光源探头固定支架；所述装有地物样品的载物台位于环形方位角滑轨支座的中央；所述卤钨聚光光源面向载物台设在位于入射天顶角滑轨支架上的光源探头固定支架上，所述光纤准直镜面向载物台设在位于探测天顶角滑轨支架上的光源探头固定支架上，所述1分4光纤一端与光纤准直镜相连，另一端经光纤备用端口分别与连接采集控制计算机的近红外波段光谱仪、近紫外-可见波段光谱仪和可见指示激光器相连接。
7.所述的环形方位角滑轨支座包括方位角滑轨环板和多个滑轨环板连接块，所述的方位角滑轨环板上表面上带有方位角角度刻度，所述多个滑轨环板连接块呈90
°
分布，经内六角螺钉固定在方位角滑轨环板上。
8.所述的探测天顶角滑轨支架包括天顶角滑轨板和与方位角滑轨环板相配合的探测方位角滑块，所述天顶角滑轨板两侧表面上带有天顶角角度刻度，所述天顶角滑轨板经多个天顶角滑轨板连接内六角螺钉固定在探测方位角滑块的左侧，所述探测方位角滑块前后侧设有固定探测方位角滑块移动位置的多个方位角滑块定位内六角螺钉；探测天顶角滑轨支架通过探测方位角滑块卡槽、方位角滑块定位内六角螺钉定位安装于环形方位角滑轨支座的方位角滑轨环板上。
9.所述的入射天顶角滑轨支架包括天顶角滑轨板和与方位角滑轨环板相配合的入射方位角滑块，所述天顶角滑轨板经天顶角滑轨板连接内六角螺钉固定在入射方位角滑块的右侧，所述入射方位角滑块前后侧设有固定入射方位角滑块移动位置的多个方位角滑块定位内六角螺钉；入射天顶角滑轨支架通过入射方位角滑块卡槽、方位角滑块定位内六角螺钉定位安装于环形方位角滑轨支座的方位角滑轨环板上。
10.所述的光源探头固定支架包括天顶角滑块、导杆、直角支撑板和支撑环；所述导杆一端依次穿过天顶角滑块和直角支撑板，导杆端头经直角支撑板连接内六角螺钉固定在直角支撑板上，所述天顶角滑块上下端设有多个天顶角滑块定位内六角螺钉，天顶角滑块的外侧端设有多个导杆定位内六角螺钉；所述直角支撑板直角处设有至少一个支撑环，所述支撑环外圆周上均布有多个固定光纤准直镜或卤钨聚光光源的光源探头定位螺钉；探测天顶角滑轨支架和入射天顶角滑轨支架上分别设置的光源探头固定支架分别通过天顶角滑
块卡槽、天顶角滑块定位内六角螺钉定位安装于探测天顶角滑轨支架或入射天顶角滑轨支架的天顶角滑轨板上。
11.所述光纤准直镜通过光源探头定位螺钉定位安装于光源探头固定支架上；所述的卤钨聚光光源通过光源探头定位螺钉定位安装于光源探头固定支架上。
12.一种利用上述用于室内外的便携式地物反射光谱测量装置的地物反射光谱测量方法，包括如下方式：
13.方式一：探测天顶角滑轨支架上的光源探头固定支架带动光纤准直镜沿探测天顶角滑轨支架滑动及定位，光纤准直镜通过光源探头固定支架偏移于探测天顶角滑轨支架的天顶角滑轨板，使得光纤准直镜探测中心轴线穿过环形方位角滑轨支座中心垂线与地物样品表面的交点，实现探测天顶角(θo)0
°
～87.5
°
范围变化；入射天顶角滑轨支架上的光源探头固定支架带动卤钨聚光光源沿入射天顶角滑轨支架滑动及定位，卤钨聚光光源通过光源探头固定支架偏移于入射天顶角滑轨支架的天顶角滑轨板，使得卤钨聚光光源入射中心轴线穿过环形方位角滑轨支座中心垂线与地物样品表面的交点，实现入射天顶角(θi)0
°
～87.5
°
范围变化；
14.方式二：将探测天顶角滑轨支架上的光源探头固定支架与入射天顶角滑轨支架上的光源探头固定支架的滑动及定位位置交换进行测量：
15.探测天顶角滑轨支架上的光源探头固定支架带动光纤准直镜沿入射天顶角滑轨支架滑动及定位，实现探测天顶角0
°
～87.5
°
范围变化；入射天顶角滑轨支架上的光源固定支架带动卤钨聚光光源沿探测天顶角滑轨支架滑动及定位，实现入射天顶角0
°
～87.5
°
范围变化；
16.探测天顶角滑轨支架上的光源探头固定支架带动光纤准直镜，入射天顶角滑轨支架上的光源探头固定支架带动卤钨聚光光源同时沿入射天顶角滑轨支架或探测天顶角滑轨支架滑动及定位，实现探测或入射天顶角0
°
～87.5
°
范围变化；
17.方式三：入射天顶角滑轨支架的入射方位角滑块带动光源探头固定支架上的卤钨聚光光源定位于环形方位角滑轨支座时，移动探测天顶角滑轨支架的探测方位角滑块，带动光源探头固定支架上的光纤准直镜沿环形方位角滑轨支座滑动及定位，实现相对于入射天顶角滑轨支架的方位角(φ)0
°
～180
°
范围变化；
18.探测天顶角滑轨支架的探测方位角滑块带动光源探头固定支架上的卤钨聚光光源(4)定位于环形方位角滑轨支座时，移动入射天顶角滑轨支架的入射方位角滑块，带动光源探头固定支架上的光纤准直镜沿环形方位角滑轨支座滑动及定位，实现相对于探测天顶角滑轨支架的方位角(φ)-180
°
～0
°
范围变化；
19.方式四：在分别设在探测天顶角滑轨支架和入射天顶角滑轨支架上的光源探头固定支架中，导杆往返穿过天顶角滑块带动直角支撑板、支撑环、光纤准直镜或卤钨聚光光源实现探测或入射距离的调节；
20.光源探头固定支架中，导杆一端固定连接直角支撑板、支撑环、光纤准直镜或卤钨聚光光源，另一端通过天顶角滑块、导杆定位内六角螺钉固定连接第二根导杆一端，第二根导杆另一端往返穿过第二个天顶角滑块，进行光源探头固定支架加长，实现长距离探测或入射及距离调节；光源探头固定支架重复增加导杆、天顶角滑块、导杆定位内六角螺钉，实现探测或入射距离进一步延长及调节。
21.有益效果：由于采用了上述技术方案，本发明解决了现有地物反射光谱测量装置整体结构复杂笨重、成本高、便携性差、安装工作量大、互换性差、可靠性低、探测入射距离不可调，以及难以同时满足实验室及野外地物反射光谱测量需求的问题。本发明的光谱测量装置包括多方位探测支架、光谱采集系统和卤钨聚光光源三大部分，其中能够实现光纤准直镜探头多方位探测以及卤钨聚光光源多方位入射的多方位探测支架，整体结构采用模块化和轻量化设计，各模块结构简单类似，通用零件较多，成本低廉，携带及安装较方便简单，有效满足了地物反射光谱测量装置整体的可靠性及互换性的需求。除光纤准直镜探头探测或卤钨聚光光源入射的方位角、天顶角满足接近半球空间立体角范围外，多方位探测支架结构中通过固定支架中导杆的滑动与对接，可实现探测或入射距离的调节、长距离探测或入射，有效提高了地物反射光谱测量时的探测或入射多方位空间几何范围。由于光谱测量装置的模块化、轻量化、互换性强、低成本等优势，有效满足了实验室人工卤钨聚光光源及野外太阳自然光源两种情况下地物反射光谱能够同时测量的需求。此外，光谱采集系统覆盖近紫外-可见-近红外波段范围，且采用1分4光纤留有备用端口，使得设备光谱波段范围大且可扩展。
附图说明
22.图1为本发明的用于室内外的便携式地物反射光谱测量装置整体组成示意图；
23.图2为本发明的环形方位角滑轨支座组成示意图；
24.图3为本发明的探测天顶角滑轨支架组成示意图；
25.图4为本发明的探测天顶角滑轨支架与环形方位角滑轨支座连接示意图；
26.图5为本发明的入射天顶角滑轨支架组成示意图；
27.图6为本发明的入射天顶角滑轨支架与环形方位角滑轨支座连接示意图；
28.图7为本发明的光源探头固定支架组成及安装光纤准直镜示意图；
29.图8为本发明的光源探头固定支架组成及安装卤钨聚光光源示意图；
30.图9为本发明的光源探头固定支架与探测天顶角滑轨支架连接正侧示意图；
31.图10为本发明的光源探头固定支架与探测天顶角滑轨支架连接背侧示意图；
32.图11为本发明的光源探头固定支架与入射天顶角滑轨支架连接正侧示意图；
33.图12为本发明的光源探头固定支架与入射天顶角滑轨支架连接背侧示意图；
34.图13为本发明的光纤准直镜探测天顶角和探测距离调节变化示意图；
35.图14为本发明的卤钨聚光光源入射天顶角和入射距离调节变化示意图；
36.图15为本发明的光源探头固定支架、光源固定支架沿天顶角滑轨支架滑动及定位位置交换示意图；
37.图16为本发明的光源探头固定支架、光源固定支架沿同一个天顶角滑轨支架调节天顶角示意图；
38.图17为本发明的0
°
～180
°
范围方位角调节变化示意图；
39.图18为本发明的-180
°
～0
°
范围方位角调节变化示意图；
40.图19为本发明的导杆连接加长组成示意图；
41.图20为本发明的导杆连接加长单独用于安装光纤准直镜的光源探头固定支架示意图；
42.图21为本发明的导杆连接加长单独用于安装卤钨聚光光源的光源探头固定支架示意图；
43.图22为本发明的导杆连接加长同时用于安装光纤准直镜的光源探头固定支架和安装卤钨聚光光源的光源探头固定支架示意图。
44.图中：1-环形方位角滑轨支座；2-入射天顶角滑轨支架；3-光源探头固定支架；4-卤钨聚光光源；5-探测天顶角滑轨支架；6-光纤准直镜；7-1分4光纤；8-光纤备用端口；9-近红外波段光谱仪；10-近紫外-可见波段光谱仪；11-可见指示激光器；12-采集控制计算机；13-载物台；14-地物样品；15-方位角滑轨环板；16-滑轨环板连接块；17-内六角螺钉；18-入射方位角滑块；19-方位角滑块定位内六角螺钉；20-天顶角滑轨板连接内六角螺钉；21-天顶角滑轨板；22-探测方位角滑块；23-天顶角滑块；24-天顶角滑块定位内六角螺钉；25-导杆定位内六角螺钉；26-导杆；27-直角支撑板连接内六角螺钉；28-直角支撑板；29-支撑环连接内六角螺钉；30-支撑环；31-光源探头定位螺钉。
具体实施方式
45.下面结合附图对本发明的实施例作进一步的描述：
46.如图1所示，本发明用于室内外的便携式地物反射光谱测量装置，包括卤钨聚光光源4、光纤准直镜6、1分4光纤7、近红外波段光谱仪9、近紫外-可见波段光谱仪10、可见指示激光器11和采集控制计算机12，还包括环形方位角滑轨支座1、探测天顶角滑轨支架5、入射天顶角滑轨支架2、光源探头固定支架3和装有地物样品14的载物台13；所述环形方位角滑轨支座1、探测天顶角滑轨支架5、入射天顶角滑轨支架2和光源探头固定支架3组成多方位探测支架；所述光纤准直镜6、1分4光纤7、近红外波段光谱仪9、近紫外-可见波段光谱仪10、可见指示激光器11和采集控制计算机12组成光谱采集系统；所述探测天顶角滑轨支架5和入射天顶角滑轨支架2对称设在环形方位角滑轨支座1上，探测天顶角滑轨支架5和入射天顶角滑轨支架2上分别设有光源探头固定支架3；所述装有地物样品14的载物台13位于环形方位角滑轨支座1的中央；所述卤钨聚光光源4面向载物台13设在位于入射天顶角滑轨支架2上的光源探头固定支架3上，所述光纤准直镜6面向载物台13设在位于探测天顶角滑轨支架5上的光源探头固定支架3上，所述1分4光纤7一端与光纤准直镜6相连，另一端经光纤备用端口8分别与连接采集控制计算机12的近红外波段光谱仪9、近紫外-可见波段光谱仪10和可见指示激光器11相连接。
47.如图2所示，所述的环形方位角滑轨支座1包括方位角滑轨环板15和多个滑轨环板连接块16，所述的方位角滑轨环板15上表面上带有方位角角度刻度，所述多个滑轨环板连接块16呈90
°
分布，经内六角螺钉17固定在方位角滑轨环板15上。
48.如图3、图4所示，所述的探测天顶角滑轨支架5包括天顶角滑轨板21和与方位角滑轨环板15相配合的探测方位角滑块22，所述天顶角滑轨板21两侧表面上带有天顶角角度刻度，所述天顶角滑轨板21经多个天顶角滑轨板连接内六角螺钉20固定在探测方位角滑块22的左侧，所述探测方位角滑块22前后侧设有固定探测方位角滑块22移动位置的多个方位角滑块定位内六角螺钉19；探测天顶角滑轨支架5通过探测方位角滑块22卡槽、方位角滑块定位内六角螺钉19定位安装于环形方位角滑轨支座1的方位角滑轨环板15上。
49.如图5、图6所示，所述的入射天顶角滑轨支架2包括天顶角滑轨板21和与方位角滑
轨环板15相配合的入射方位角滑块18，所述天顶角滑轨板21经天顶角滑轨板连接内六角螺钉20固定在入射方位角滑块18的右侧，所述入射方位角滑块18前后侧设有固定入射方位角滑块18移动位置的多个方位角滑块定位内六角螺钉19；入射天顶角滑轨支架2通过入射方位角滑块18卡槽、方位角滑块定位内六角螺钉19定位安装于环形方位角滑轨支座1的方位角滑轨环板15上。
50.如图7、图8所示，所述的光源探头固定支架3包括天顶角滑块23、导杆26、直角支撑板28和支撑环30；所述导杆26一端依次穿过天顶角滑块23和直角支撑板28，导杆端头经直角支撑板连接内六角螺钉27固定在直角支撑板28上，所述天顶角滑块23上下端设有多个天顶角滑块定位内六角螺钉24，天顶角滑块23的外侧端设有多个导杆定位内六角螺钉25；所述直角支撑板28直角处设有至少一个支撑环30，所述支撑环30外圆周上均布有多个固定光纤准直镜6或卤钨聚光光源4的光源探头定位螺钉31；如图9-图12所示，探测天顶角滑轨支架5和入射天顶角滑轨支架2上分别设置的光源探头固定支架3分别通过天顶角滑块23卡槽、天顶角滑块定位内六角螺钉24定位安装于探测天顶角滑轨支架5或入射天顶角滑轨支架2的天顶角滑轨板21上。
51.如图1、图7所示，所述光纤准直镜6通过光源探头定位螺钉31定位安装于光源探头固定支架3上；如图1、图8所示，所述的卤钨聚光光源4通过光源探头定位螺钉31定位安装于光源探头固定支架3上。
52.本发明用于室内外的便携式地物反射光谱测量装置的地物反射光谱测量方法，包括如下方式：
53.方式一：如图3、图13所示，探测天顶角滑轨支架5上的光源探头固定支架3带动光纤准直镜6沿探测天顶角滑轨支架5滑动及定位，光纤准直镜6通过光源探头固定支架3偏移于探测天顶角滑轨支架5的天顶角滑轨板21，使得光纤准直镜6探测中心轴线穿过环形方位角滑轨支座1中心垂线与地物样品14表面的交点，实现探测天顶角(θo)0
°
～87.5
°
范围变化；如图5、图14所示，入射天顶角滑轨支架2上的光源探头固定支架3带动卤钨聚光光源4沿入射天顶角滑轨支架2滑动及定位，卤钨聚光光源4通过光源探头固定支架3偏移于入射天顶角滑轨支架2的天顶角滑轨板21，使得卤钨聚光光源4入射中心轴线穿过环形方位角滑轨支座1中心垂线与地物样品14表面的交点，实现入射天顶角(θi)0
°
～87.5
°
范围变化；
54.方式二：如图15所示，将探测天顶角滑轨支架5上的光源探头固定支架3与入射天顶角滑轨支架2上的光源探头固定支架3的滑动及定位位置交换进行测量：
55.探测天顶角滑轨支架5上的光源探头固定支架3带动光纤准直镜6沿入射天顶角滑轨支架2滑动及定位，实现探测天顶角0
°
～87.5
°
范围变化；入射天顶角滑轨支架2上的光源固定支架3带动卤钨聚光光源4沿探测天顶角滑轨支架5滑动及定位，实现入射天顶角0
°
～87.5
°
范围变化；
56.如图16所示，探测天顶角滑轨支架5上的光源探头固定支架3带动光纤准直镜6，入射天顶角滑轨支架2上的光源探头固定支架3带动卤钨聚光光源4同时沿入射天顶角滑轨支架2或探测天顶角滑轨支架5滑动及定位，实现探测或入射天顶角0
°
～87.5
°
范围变化；
57.方式三：如图17所示，入射天顶角滑轨支架2的入射方位角滑块18带动光源探头固定支架3上的卤钨聚光光源4定位于环形方位角滑轨支座1时，移动探测天顶角滑轨支架5的探测方位角滑块22，带动光源探头固定支架3上的光纤准直镜6沿环形方位角滑轨支座1滑
动及定位，实现相对于入射天顶角滑轨支架2的方位角(φ)0
°
～180
°
范围变化；
58.如图18所示，探测天顶角滑轨支架5的探测方位角滑块22带动光源探头固定支架3上的卤钨聚光光源4定位于环形方位角滑轨支座1时，移动入射天顶角滑轨支架2的入射方位角滑块18，带动光源探头固定支架3上的光纤准直镜6沿环形方位角滑轨支座1滑动及定位，实现相对于探测天顶角滑轨支架5的方位角(φ)-180
°
～0
°
范围变化；
59.方式四：如图7、图8、图13、图14所示，在分别设在探测天顶角滑轨支架5和入射天顶角滑轨支架2上的光源探头固定支架3中，导杆26往返穿过天顶角滑块23带动直角支撑板28、支撑环30、光纤准直镜6或卤钨聚光光源4实现探测或入射距离的调节；
60.如图19-图22所示，光源探头固定支架3中，导杆26一端固定连接直角支撑板28、支撑环30、光纤准直镜6或卤钨聚光光源4，另一端通过天顶角滑块23、导杆定位内六角螺钉25固定连接第二根导杆26一端，第二根导杆26另一端往返穿过第二个天顶角滑块23，进行光源探头固定支架3加长，实现长距离探测或入射及距离调节；光源探头固定支架3重复增加导杆26、天顶角滑块23、导杆定位内六角螺钉25，实现探测或入射距离进一步延长及调节。

技术特征：
1.一种用于室内外的便携式地物反射光谱测量装置，包括卤钨聚光光源(4)、光纤准直镜(6)、1分4光纤(7)、近红外波段光谱仪(9)、近紫外-可见波段光谱仪(10)、可见指示激光器(11)和采集控制计算机(12)，其特征在于：还包括环形方位角滑轨支座(1)、探测天顶角滑轨支架(5)、入射天顶角滑轨支架(2)、光源探头固定支架(3)和装有地物样品(14)的载物台(13)；所述环形方位角滑轨支座(1)、探测天顶角滑轨支架(5)、入射天顶角滑轨支架(2)和光源探头固定支架(3)组成多方位探测支架；所述光纤准直镜(6)、1分4光纤(7)、近红外波段光谱仪(9)、近紫外-可见波段光谱仪(10)、可见指示激光器(11)和采集控制计算机(12)组成光谱采集系统；所述探测天顶角滑轨支架(5)和入射天顶角滑轨支架(2)对称设在环形方位角滑轨支座(1)上，探测天顶角滑轨支架(5)和入射天顶角滑轨支架(2)上分别设有光源探头固定支架(3)；所述装有地物样品(14)的载物台(13)位于环形方位角滑轨支座(1)的中央；所述卤钨聚光光源(4)面向载物台(13)设在位于入射天顶角滑轨支架(2)上的光源探头固定支架(3)上，所述光纤准直镜(6)面向载物台(13)设在位于探测天顶角滑轨支架(5)上的光源探头固定支架(3)上，所述1分4光纤(7)一端与光纤准直镜(6)相连，另一端经光纤备用端口(8)分别与连接采集控制计算机(12)的近红外波段光谱仪(9)、近紫外-可见波段光谱仪(10)和可见指示激光器(11)相连接。2.根据权利要求1所述的一种用于室内外的便携式地物反射光谱测量装置，其特征在于：所述的环形方位角滑轨支座(1)包括方位角滑轨环板(15)和多个滑轨环板连接块(16)，所述的方位角滑轨环板(15)上表面上带有方位角角度刻度，所述多个滑轨环板连接块(16)呈90
°
分布，经内六角螺钉(17)固定在方位角滑轨环板(15)上。3.根据权利要求1所述的一种用于室内外的便携式地物反射光谱测量装置，其特征在于：所述的探测天顶角滑轨支架(5)包括天顶角滑轨板(21)和与方位角滑轨环板(15)相配合的探测方位角滑块(22)，所述天顶角滑轨板(21)两侧表面上带有天顶角角度刻度，所述天顶角滑轨板(21)经多个天顶角滑轨板连接内六角螺钉(20)固定在探测方位角滑块(22)的左侧，所述探测方位角滑块(22)前后侧设有固定探测方位角滑块(22)移动位置的多个方位角滑块定位内六角螺钉(19)；探测天顶角滑轨支架(5)通过探测方位角滑块(22)卡槽、方位角滑块定位内六角螺钉(19)定位安装于环形方位角滑轨支座(1)的方位角滑轨环板(15)上。4.根据权利要求1所述的一种用于室内外的便携式地物反射光谱测量装置，其特征在于：所述的入射天顶角滑轨支架(2)包括天顶角滑轨板(21)和与方位角滑轨环板(15)相配合的入射方位角滑块(18)，所述天顶角滑轨板(21)经天顶角滑轨板连接内六角螺钉(20)固定在入射方位角滑块(18)的右侧，所述入射方位角滑块(18)前后侧设有固定入射方位角滑块(18)移动位置的多个方位角滑块定位内六角螺钉(19)；入射天顶角滑轨支架(2)通过入射方位角滑块(18)卡槽、方位角滑块定位内六角螺钉(19)定位安装于环形方位角滑轨支座(1)的方位角滑轨环板(15)上。5.根据权利要求1所述的一种用于室内外的便携式地物反射光谱测量装置，其特征在于：所述的光源探头固定支架(3)包括天顶角滑块(23)、导杆(26)、直角支撑板(28)和支撑环(30)；所述导杆(26)一端依次穿过天顶角滑块(23)和直角支撑板(28)，导杆端头经直角支撑板连接内六角螺钉(27)固定在直角支撑板(28)上，所述天顶角滑块(23)上下端设有多个天顶角滑块定位内六角螺钉(24)，天顶角滑块(23)的外侧端设有多个导杆定位内六角螺
钉(25)；所述直角支撑板(28)直角处设有至少一个支撑环(30)，所述支撑环(30)外圆周上均布有多个固定光纤准直镜(6)或卤钨聚光光源(4)的光源探头定位螺钉(31)；探测天顶角滑轨支架(5)和入射天顶角滑轨支架(2)上分别设置的光源探头固定支架(3)分别通过天顶角滑块(23)卡槽、天顶角滑块定位内六角螺钉(24)定位安装于探测天顶角滑轨支架(5)或入射天顶角滑轨支架(2)的天顶角滑轨板(21)上。6.根据权利要求1所述的一种用于室内外的便携式地物反射光谱测量装置，其特征在于：所述光纤准直镜(6)通过光源探头定位螺钉(31)定位安装于光源探头固定支架(3)上；所述的卤钨聚光光源(4)通过光源探头定位螺钉(31)定位安装于光源探头固定支架(3)上。7.一种利用权利要求1-6任意项所述用于室内外的便携式地物反射光谱测量装置的地物反射光谱测量方法，其特征在于：包括如下方式：方式一：探测天顶角滑轨支架(5)上的光源探头固定支架(3)带动光纤准直镜(6)沿探测天顶角滑轨支架(5)滑动及定位，光纤准直镜(6)通过光源探头固定支架(3)偏移于探测天顶角滑轨支架(5)的天顶角滑轨板(21)，使得光纤准直镜(6)探测中心轴线穿过环形方位角滑轨支座(1)中心垂线与地物样品(14)表面的交点，实现探测天顶角(θ
o
)0
°
～87.5
°
范围变化；入射天顶角滑轨支架(2)上的光源探头固定支架(3)带动卤钨聚光光源(4)沿入射天顶角滑轨支架(2)滑动及定位，卤钨聚光光源(4)通过光源探头固定支架(3)偏移于入射天顶角滑轨支架(2)的天顶角滑轨板(21)，使得卤钨聚光光源(4)入射中心轴线穿过环形方位角滑轨支座(1)中心垂线与地物样品(14)表面的交点，实现入射天顶角(θ
i
)0
°
～87.5
°
范围变化；方式二：将探测天顶角滑轨支架(5)上的光源探头固定支架(3)与入射天顶角滑轨支架(2)上的光源探头固定支架(3)的滑动及定位位置交换进行测量：探测天顶角滑轨支架(5)上的光源探头固定支架(3)带动光纤准直镜(6)沿入射天顶角滑轨支架(2)滑动及定位，实现探测天顶角0
°
～87.5
°
范围变化；入射天顶角滑轨支架(2)上的光源固定支架(3)带动卤钨聚光光源(4)沿探测天顶角滑轨支架(5)滑动及定位，实现入射天顶角0
°
～87.5
°
范围变化；探测天顶角滑轨支架(5)上的光源探头固定支架(3)带动光纤准直镜(6)，入射天顶角滑轨支架(2)上的光源探头固定支架(3)带动卤钨聚光光源(4)同时沿入射天顶角滑轨支架(2)或探测天顶角滑轨支架(5)滑动及定位，实现探测或入射天顶角0
°
～87.5
°
范围变化；方式三：入射天顶角滑轨支架(2)的入射方位角滑块(18)带动光源探头固定支架(3)上的卤钨聚光光源(4)定位于环形方位角滑轨支座(1)时，移动探测天顶角滑轨支架(5)的探测方位角滑块(22)，带动光源探头固定支架(3)上的光纤准直镜(6)沿环形方位角滑轨支座(1)滑动及定位，实现相对于入射天顶角滑轨支架(2)的方位角(φ)0
°
～180
°
范围变化；探测天顶角滑轨支架(5)的探测方位角滑块(22)带动光源探头固定支架(3)上的卤钨聚光光源(4)定位于环形方位角滑轨支座(1)时，移动入射天顶角滑轨支架(2)的入射方位角滑块(18)，带动光源探头固定支架(3)上的光纤准直镜(6)沿环形方位角滑轨支座(1)滑动及定位，实现相对于探测天顶角滑轨支架(5)的方位角(φ)-180
°
～0
°
范围变化；方式四：在分别设在探测天顶角滑轨支架(5)和入射天顶角滑轨支架(2)上的光源探头固定支架(3)中，导杆(26)往返穿过天顶角滑块(23)带动直角支撑板(28)、支撑环(30)、光纤准直镜(6)或卤钨聚光光源(4)实现探测或入射距离的调节；
光源探头固定支架(3)中，导杆(26)一端固定连接直角支撑板(28)、支撑环(30)、光纤准直镜(6)或卤钨聚光光源(4)，另一端通过天顶角滑块(23)、导杆定位内六角螺钉(25)固定连接第二根导杆(26)一端，第二根导杆(26)另一端往返穿过第二个天顶角滑块(23)，进行光源探头固定支架(3)加长，实现长距离探测或入射及距离调节；光源探头固定支架(3)重复增加导杆(26)、天顶角滑块(23)、导杆定位内六角螺钉(25)，实现探测或入射距离进一步延长及调节。

技术总结
一种用于室内外的便携式地物反射光谱测量装置及方法，属地物光谱测量光学检测设备技术领域。装置包括多方位探测支架、光谱采集系统和卤钨聚光光源，多方位探测支架包括环形方位角滑轨支座、探测天顶角滑轨支架、入射天顶角滑轨支架、光源探头固定支架，光谱采集系统固定于光源探头固定支架上。方法通过光源探头固定支架沿探测天顶角滑轨支架、入射天顶角滑轨支架滑动以及探测天顶角滑轨支架、入射天顶角滑轨支架沿环形方位角滑轨支座滑动，实现探测、入射天顶角及探测方位角变化；光源探头固定支架通过其导杆滑动及对接，实现探测、入射距离调节及延长。其结构简单、操作方便，互换性好、易携带、成本低，便于室内外地物反射光谱的测量。测量。测量。


技术研发人员：杨恩 王世博 吕渊博
受保护的技术使用者：江苏建筑职业技术学院
技术研发日：2023.03.21
技术公布日：2023/8/24