幾種典型材料表面的雙向反射特性建模與實(shí)驗(yàn)測(cè)量研究.pdf

1、隨著太陽能利用、遙感測(cè)量、輻射測(cè)溫以及半導(dǎo)體快速熱處理等技術(shù)的發(fā)展，涌現(xiàn)出了一批熱輻射起關(guān)鍵作用的表面輻射問題。雙向反射分布函數(shù)（BRDF）是粗糙物體表面的基本特性，可以精確地描述物體表面的反射能量在空間內(nèi)的分布情況。因此了解粗糙物體表面的BRDF對(duì)于輻射建模及傳熱分析來說至關(guān)重要。
　　本文首先對(duì)目前存在的多種BRDF建模理論進(jìn)行了分析與總結(jié)，提出了一種基于微元粗糙表面理論的改進(jìn)型BRDF模型。通過將改進(jìn)型BRDF模型與其他模型

2、進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果表明：針對(duì)各向同性物體表面，該模型不僅滿足能量守恒定律，而且還可以避免大角度入射時(shí)BRDF模擬值失真的情況。因此該模型可以很好的描述物體表面的反射特性。
　　然后利用原子力顯微鏡（AFM）測(cè)量得到半導(dǎo)體硅材料的表面形貌分布數(shù)據(jù)，將其應(yīng)用到利用時(shí)域有限差分（FDTD）方法和幾何光學(xué)方法對(duì)半導(dǎo)體硅材料的BRDF模擬中。計(jì)算結(jié)果表明：在二維粗糙表面情況下，當(dāng)物體表面呈現(xiàn)各向異性或物體表面十分光滑時(shí)，F(xiàn)DTD方法得到的結(jié)果可

3、以更好的和實(shí)驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)擬合。
　　最后利用NIMS-Ⅲ型雙向反射分布函數(shù)測(cè)量實(shí)驗(yàn)臺(tái)，測(cè)量研究了剛玉、氧化鋯等幾種典型材料表面的BRDF分布情況。測(cè)量結(jié)果表明：隨著入射角度的增大，BRDF的鏡向峰值都有增大的趨勢(shì)。在入射波長從380nm到2000nm的變化范圍內(nèi)，除碳化硅材料外，其他材料表面的BRDF分布隨著入射波長的增大都呈現(xiàn)出逐漸增大的趨勢(shì)。由于利用實(shí)驗(yàn)臺(tái)測(cè)量物體表面半球空間內(nèi)的所有角度的BRDF耗時(shí)較多，本文利用遺傳算法將實(shí)驗(yàn)