由于现有的双向反射分布函数(BRDF)测量装置多为3轴系统, 不能完全实现样品表面以上2π空间的全角度BRDF测量, 本文研制了新型BRDF测量装置。该新型装置采用高精密六轴串联机械手作为待测目标的定位机构, 使待测目标在测点进行三维转动;采用竖转台作为探测器探头的定位机构, 使探头指向绕测点进行一维转动, 从而形成4维转动以构建BRDF测量所需的4角几何关系。研制的装置可测量的入射和反射光束角度为: 方位角0~360°、天顶角0~70°;光谱可扫描区350~2 500 nm。BRDF测量过程由测控软件控制, 可高精度、无遮挡、全自动、快速地构建BRDF测量几何关系, 一次待测目标和探测器定位以及光谱扫描、传输、显示、存储平均用时约8 s, 测量不确定度优于2 5%(k=2)。

基于太阳漫射板+稳定性监视辐射计的星上定标方式能有效地提高遥感数据定量化水平，其中漫射板的双向反射分布函数(BRDF)定标精度是高精度星上定标的关键，BRDF绝对测量可实现漫射板的高精度定标。为解决高精度BRDF绝对测量的关键技术，设计了高亮度、高稳定度、高均匀性积分球光源；使用单色仪和单片探测器对大动态范围入射和反射辐亮度信号进行高精度探测，并利用锁相放大器对信号进行放大和采集；采用样品漫射板三维转动和三维平移及光源一维转动的组合运动形式，以高精密六轴串联机械手和中空分度盘分别作为样品漫射板和光源的定位机构，可高精度、无遮挡、快速地构建BRDF测量所需的几何关系。研制的装置可实现包括“平面外”在内的全角度BRDF绝对测量，可测量的入射、反射光束角度范围：天顶角为0°~75°、方位角为0°~360°，目前可测量的光谱范围为250~1700 nm，装置的BRDF绝对测量不确定度优于1%。

分析和研究了测量绝对反射比因子的原理,设计、制作了一套可以测量光源入射照度和反射辐亮度的比辐射计和一套45°/0°漫反射板绝对反射比因子测量装置。首先，使用比辐射计测量光源的入射照度和反射辐亮度，给出漫反射板绝对反射比因子的计算公式；然后，根据推导公式中辐射亮度由测量比辐射计的光阑面积决定，提出一种新的光学方法来精确测量光阑面积，从而提高测量精度。最后，介绍了测量装置的设计和其它部件的制作过程。采用该装置实验测量了安徽光学精密机械研究所研制的标准漫反射板在633~960 nm的绝对反射比因子，得到的装置的测量不确定度为0.19％。实验结果表明，该测量装置测量方法简单、精度高，可以满足反射比因子的测量要求。