CN111948156B - 一种用于光谱分析的偏振调制光谱测试装置与测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于光谱分析的偏振调制光谱测试装置与测试方法，其中测试装置，包括漫反射光谱采集系统，还包括反射光谱测试附件、偏振角调制附件和偏振度调制附件；所述反射光谱测试附件包括样品台底座、样品台旋转底座、入射光方位角调节支杆、反射光方位角调节支杆、入射光天顶角调节旋钮及反射光天顶角调节旋钮。本发明提出三种偏振调制光谱测试附件，可实现偏振角调制光谱、反射率线偏振度光谱和反射率偏振度光谱测试系统的快速搭建，降低了偏振调制采集系统的成本和装置复杂度。

Description

一种用于光谱分析的偏振调制光谱测试装置与测试方法

技术领域

本发明涉及光谱分析技术领域，尤其涉及的是，一种用于光谱分析的偏振调制光谱测试装置与测试方法。

背景技术

近红外光谱分析技术凭借其便携式、分析速度快、精度高的特点，成为近年来发展较为迅速的一种无损伤共性检测技术，并在石油化工、农业、食品等领域得到广泛应用。该波段光谱反应的是分子内部含氢基团振动的倍频和合频振动信号，携带了丰富的物质结构和成分信息，且不同的含氢基团具有不同的红外吸收波长，即使相同的基团在不同的化学环境中也可能具有不同的吸收波长和吸收强度。因此，基于比尔-朗伯定律建立数学模型，利用光谱分析技术可实现对物质特性和成分含量的识别分析。光谱分析作为一种间接分析手段，在进行某些现场检测的特殊环境，高散射性检测目标会影响吸光度光谱采集的准确性，进而破坏了比尔-朗伯定律的成立条件，影响后期模型的分析精度和检出限。光谱预处理可以消除大部分散射干扰，但对于某些多元非线性散射效应，光谱预处理会同时将那些比散射效应还弱的化学组分光谱信息湮没。

偏振调制光谱技术的出现将光谱分析探测由频率域和强度域拓展到偏振矢量领域。在传统光谱分析技术的基础上加上偏振手段，可进一步提高模型预测精度。2015年法国Alexia Gobrecht等人将偏振光谱调制元件与光谱分析设备相结合，在传统光纤光谱仪的基础上，分别在入射光路和反射光路设置起偏器、检偏器和相关非球面光纤耦合透镜，搭建出偏振光谱采集系统(参见《Analytica Chimica Acta》2015,853:486-494)。在国内，东北师范大学韩阳等人通过光纤将偏振镜头装置、野外便携式地物光谱仪和BRDF测试平台连接起来，搭建出偏振光谱测量仪，用于土壤湿度、土壤盐渍化和土壤肥力等方面检测(参见《红外与毫米波学报》2015,34(5):606-612)。

现有用于光谱分析的偏振调制光谱测试方法存在如下缺点：(1)偏振调制模式单一，只局限在偏振角度和入射方位角的调制上，不能充分利用偏振矢量信息提高光谱分析精度；(2)在硬件装置方面，现有偏振调制光谱采集装置大都为专用设备，成本高，结构复杂，调节效率低。

发明内容

针对现有偏振调制光谱测试方法和装置存在的不足，本发明提供了一种用于光谱分析的偏振调制光谱测试装置与测试方法，主要解决的技术问题包括：(1)物质反射线偏振度光谱的测试问题。(2)物质反射偏振度光谱的测试问题。(3)基于常规光纤光谱仪器的通用、简易型偏振调制光谱测试系统的搭建问题。发明目的如下：(1)测试方法层面，本发明在现有偏振角度调制方法的基础上，提出物质反射线偏振度光谱和反射偏振度光谱的测试方法，丰富物质偏振调制光谱的测试模式。(2)测试硬件装置层面，提出三种偏振调制光谱测试附件(反射光谱测试附件、偏振角调制附件和偏振度调制附件)，该三种测试附件配合市面上现有的常规光纤光谱仪器，可快速搭建出偏振调制光谱测试系统，降低现有偏振调制光谱测试装置的专用性和复杂性。

本发明的技术方案如下：一种用于光谱分析的偏振调制光谱测试装置，包括漫反射光谱采集系统，还包括反射光谱测试附件、偏振角调制附件和偏振度调制附件；所述反射光谱测试附件包括样品台底座、样品台旋转底座、入射光方位角调节支杆、反射光方位角调节支杆、入射光天顶角调节旋钮及反射光天顶角调节旋钮；入射光方位角调节支杆固定在样品台底座上，反射光方位角调节支杆固定在样品台旋转底座上，样品台旋转底座可在样品台底座-1上360°旋转并读取旋转角度，通过旋转样品台旋转底座可实现入射光和反射探测光方位角调节；所述偏振角调制附件，包括光纤准直器、旋转安装座和偏振片；偏振片安装在旋转安装座中，两个光纤准直器安装在旋转安装座的两侧；所述偏振度调制附件，包括光纤准直器、旋转安装座、偏振片、1/4波片和光学镜筒；1/4波片安装在旋转安装座中，偏振片安装在光学镜筒中，两个光纤准直器分别安装在旋转安装座和光学镜筒两侧。

上述中，所述反射光谱测试附件中的入射光方位角调节支杆和反射光方位角调节支杆通过各自拐角连接处进行高低和长短调节，实现入射光天顶角调节旋钮、反射光天顶角调节旋钮到样品台旋转底座的距离和位置调节。

一种偏振角调制光谱测试方法，包括以下步骤：

步骤1、搭建偏振角调制光谱测试系统，由光源、偏振角调制附件、反射光谱测试附件、光谱仪、PC机和光纤组成；

步骤2、调节偏振角调制附件中的偏振片的偏振方向，确定光源偏振方向和探测偏振方向；

步骤3、反射光谱测试附件的样品台旋转底座和天顶角调节旋钮，完成入射光和反射光方位角、入射光和反射光天顶角的调节；

步骤4、在扣除机器噪声后，利用标准漫反射白板完成该偏振调制模式下物体偏振反射光谱的采集；

一种反射率线偏振度光谱测试方法，包括以下步骤：

步骤1、搭建反射率线偏振度光谱测试系统，由光源、偏振角调制附件、反射光谱测试附件、光谱仪、PC机和光纤组成；

步骤2、确定光源偏振方向和探测偏振方向，并将探测偏振方向调至0°；调节反射光谱测试附件的样品台旋转底座和天顶角调节旋钮，完成入射光和反射光方位角、入射光和反射光天顶角的调节；

步骤3、在扣除机器噪声后，利用标准漫反射白板将光谱系统设置为反射率光谱采集模式；

步骤4、探测偏振方向从0°开始转动探测偏振方向的偏振角度，转动一周共360°，步进1°，每转动一步记录该探测偏振方向下的反射光谱数据，共采集360条光谱；波长λ_n在探测偏振方向m°下的反射率记为

步骤5、从采集到的360条光谱数据中寻找不同波长点下的最大反射率值及其对应的探测偏振方向；波长λ_n在p_d偏振方向下的反射率

为最大反射率，则把最大反射率记为

同时把波长λ_n在

偏振方向下的反射率

视为最小反射率，用

表示；

步骤6、计算不同波长点下的线偏振度，如波长λ_n下的线偏振度值

计算公式如下：

则全部波长下的线偏振度值便构成线偏振度光谱。

一种反射率偏振度光谱测试方法，包括以下步骤：

步骤1、搭建反射率偏振度光谱测试系统，由光源、偏振角调制附件、反射光谱测试附件、偏振度调制附件、光谱仪、PC机和光纤组成；

步骤2、调节偏振附件位置1偏振角调制附件的偏振片的偏振方向，确定光源偏振方向和探测偏振方向，并将探测偏振方向调至0°；调节偏振附件位置2处的偏振度调制附件的偏振片的偏振方向及1/4波片的转动角度，并将探测偏振方向调至0°，1/4波片转动角度调至0°；调节偏振附件位置3处反射光谱测试附件的样品台旋转底座和天顶角调节旋钮，完成入射光和反射光方位角、入射光和反射光天顶角的调节；

步骤3、在扣除机器噪声后，利用标准漫反射白板将光谱系统设置为反射率光谱采集模式；

步骤4、从0°开始转动1/4波片n(n≥4)次，转动角度不小于180°，每转动一次采集该波片方向下的反射光谱数据，共采集n条光谱，将第j(j＝1,2…n)次转动后第i(i＝1,2…m)个波长点下反射光谱信号值记为I_ij；1/4波片完成第j次转动后，波片与初始位置的角度差用β_j表示；1/4波片在第i个波长点处对应的相位延迟量用δ_i表示，1/4波片在不同波长下的相位延迟量需经过事先精确标定；

步骤5、计算不同波长点下的斯托克斯矢量值，用[S_i0 S_i1 S_i2 S_i3]^T表示第i个波长点对应的斯托克斯参量组，其计算公式如下：

步骤6、根据斯托克斯参量组计算不同波长点下的偏振度值，其中第i个波长点下的偏振度用DOP_i表示，计算公式如下：

计算得到全部波长点下的偏振度值便构成偏振度光谱。

与现有技术方案相比，采用本发明的技术方案：(1)在偏振角调制光谱测试方法的基础上，进一步提出了用于光谱分析的反射率线偏振度光谱和反射率偏振度光谱，进一步丰富了物质反射光谱偏振调制模式，有利于进一步提高光谱分析精度；(2)提出三种偏振调制光谱测试附件(反射光谱测试附件、偏振角调制附件和偏振度调制附件)，在传统光谱采集系统的基础上通过安装该测试附件可实现偏振角调制光谱、反射率线偏振度光谱和反射率偏振度光谱测试系统的快速搭建，降低了偏振调制采集系统的成本和装置复杂度。

附图说明

图1为本发明偏振差分光谱采集示意图。

图2为本发明反射光谱测试附件示意图。

图3为本发明偏振角调制附件示意图。

图4为本发明偏振度调制附件示意图。

图中：1-样品台底座、2-样品台旋转底座、3-入射光方位角调节支杆、4-反射光方位角调节支杆、5-入射光天顶角调节旋钮、6-反射光天顶角调节旋钮7-光纤准直器、8-旋转安装座、9-偏振片10-1/4波片、11-光学镜筒。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。但是，本发明可以用许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实施例一

本发明的一个实施例是，针对现有物质偏振调制光谱调制模式单一、测试装置复杂的缺陷，本发明提出一种新型偏振调制光谱测试方法和测试装置，可实现物质偏振反射光谱、反射率线偏振度光谱和反射率偏振度光谱测试。本发明一种新型偏振调制光谱测试装置，是在现有常规漫反射光谱采集系统的基础上引入本发明提出的反射光谱测试附件、偏振角调制附件和偏振度调制附件，进而分别搭建物质偏振角调制光谱测试系统、反射线偏振度光谱测试系统和反射率偏振度光谱测试系统，分别进行偏振角调制光谱测试、反射率线偏振度光谱测试及反射率偏振度光谱测试。本发明偏振角调制光谱测试系统和反射率线偏振度光谱测试系统皆由光源、偏振角调制附件、反射光谱测试附件、光谱仪、PC机和光纤组成；反射率偏振度光谱测试系统由光源、偏振角调制附件、反射光谱测试附件、偏振度调制附件、光谱仪、PC机和光纤组成。

(1)反射光谱测试附件

如图2所示，包括样品台底座1、样品台旋转底座2、入射光方位角调节支杆3、反射光方位角调节支杆4、入射光天顶角调节旋钮5、反射光天顶角调节旋钮6。

上述中，θ_i和θ_r分别表示入射光和反射探测光天顶角，φ_i和φ_r分别表示入射光和反射探测光方位角；

上述中，入射光方位角调节支杆3固定在样品台底座1上，反射光方位角调节支杆4固定在样品台旋转底座2上，样品台旋转底座2可在样品台底座-1上360°旋转并读取旋转角度，通过旋转样品台旋转底座2可实现入射光和反射探测光方位角调节；

上述中，入射光方位角调节支杆3和反射光方位角调节支杆4可以通过各自拐角连接处进行高低和长短调节，实现入射光天顶角调节旋钮5、反射光天顶角调节旋钮6到样品台旋转底座2的距离和位置调节；

上述中，入射光天顶角调节旋钮5、反射光天顶角调节旋钮6中间各有一个圆形过孔，用于夹持入射和反射光纤；

上述中，入射光天顶角调节旋钮5、反射光天顶角调节旋钮6均可在对应的入射光方位角调节支杆3和反射光方位角调节支杆4上旋转和固定，通过旋转入射光天顶角调节旋钮5、反射光天顶角调节旋钮6可实现入射光和反射探测光天顶角调节。

(2)偏振角调制附件

偏振角调制附件如图3所示，包括光纤准直器7、旋转安装座8和偏振片9；偏振片9安装在旋转安装座8中，两个光纤准直器7安装在旋转安装座8的两侧。

上述中，光纤准直器7和偏振片9要根据待测光谱波长选择合适波长范围的准直器和偏振片；

上述中，光纤准直器7通常为SMA905接口准直器，也可根据光纤接口类型的不同选择不同接口的光纤准直器；

上述中，偏振片9可实现在旋转安装座8旋转和旋转角度的精确读数。

(3)偏振度调制附件

偏振度调制附件如图4所示，包括光纤准直器7、旋转安装座8、偏振片9、1/4波片10和光学镜筒11；1/4波片10安装在旋转安装座8中，偏振片9安装在光学镜筒11中，两个光纤准直器7分别安装在旋转安装座8和光学镜筒11两侧。

上述中，光纤准直器7和偏振片9要根据待测光谱波长选择合适波长范围的准直器和偏振片；

上述中，1/4波片10一般选择待测光谱范围中间位置波长的波片；

上述中，光纤准直器7通常为SMA905接口准直器，也可根据光纤接口类型的不同选择不同接口的光纤准直器；

上述中，1/4波片10可实现在旋转安装座8旋转和旋转角度的精确读数，偏振片9固定在光学镜筒-11中不能旋转；

上述中，偏振度调制附件中的通光方向要先经过波片再经过偏振片，不可逆。

实施例二

在上述实施例的基础上，一种偏振角调制光谱测试方法，包括以下步骤：

步骤1、搭建偏振角调制光谱测试系统，由光源、偏振角调制附件、反射光谱测试附件、光谱仪、PC机和光纤组成，并按图1所示完成偏振角调制光谱测试系统搭建，并分别在偏振附件位置1和偏振附件位置2处各安装一偏振角调制附件；在偏振附件位置3处反射光谱测试附件；

步骤2、调节偏振附件位置1及偏振附件位置2处的偏振角调制附件中的偏振片的偏振方向，确定光源偏振方向和探测偏振方向；

步骤3、调节偏振附件位置3处反射光谱测试附件的样品台旋转底座和天顶角调节旋钮，完成入射光和反射光方位角、入射光和反射光天顶角的调节；

步骤4、在扣除机器噪声后，利用标准漫反射白板完成该偏振调制模式下物体偏振反射光谱的采集；

上述步骤中，利用上述偏振角调制光谱测试方法同样可以实现偏振吸光度光谱、偏振透过率光谱和偏振光功率光谱等不同类型偏振光谱的测试。

实施例三

在上述实施例的基础上，一种反射率线偏振度光谱测试方法，包括以下步骤：

步骤1、搭建反射率线偏振度光谱测试系统，由光源、偏振角调制附件、反射光谱测试附件、光谱仪、PC机和光纤组成，并按图1所示完成反射率线偏振度光谱测试系统搭建，在偏振附件位置2处安装一偏振角调制附件，在偏振附件位置3处反射光谱测试附件；

步骤2、调节偏振附件位置2处的偏振角调制附件中的偏振片的偏振方向，确定探测偏振方向，并将探测偏振方向调至0°；调节偏振附件位置3处反射光谱测试附件的样品台旋转底座和天顶角调节旋钮，完成入射光和反射光方位角、入射光和反射光天顶角的调节；

步骤3、在扣除机器噪声后，利用标准漫反射白板将光谱系统设置为反射率光谱采集模式；

步骤4、探测偏振方向从0°开始转动探测偏振方向的偏振角度，转动一周共360°，步进1°，每转动一步记录该探测偏振方向下的反射光谱数据，共采集360条光谱。如波长λ_n在探测偏振方向m°下的反射率记为

如表1所示：

表1.不同波长和不同探测偏振方向下的反射率值

步骤5、从采集到的360条光谱数据中寻找不同波长点下的最大反射率值及其对应的探测偏振方向，如波长λ_n在p_d偏振方向下的反射率

为最大反射率，则把最大反射率记为

同时把波长λ_n在

偏振方向下的反射率

视为最小反射率，用

表示，记录在表2中。

表2.不同波长点下的最大反射率、最小反射率与线偏振度值

步骤6、计算不同波长点下的线偏振度，如波长λ_n下的线偏振度值

计算公式如下，则全部波长下的线偏振度值便构成线偏振度光谱。

上述中，探测得到的线偏振度光谱包含光源自身的线偏振度信息和物体反射吸收引起的线偏振度信息两部分，利用上述方法将偏振附件位置3处的光纤短接，可测试得到光源自身的线偏振度光谱，将前后两者相减便得到物体自身的反射线偏振度光谱。

上述中，探测偏振方向的转动步进也可以是其它数值，步进越小，记录数据量越大，线偏振度计算越准确。

上述中，利用该方法同样可以实现吸光度线偏振度光谱、透过率线偏振度光谱和光功率线偏振度光谱等不同类型线偏振度光谱的测试。

实施例四

在上述实施例的基础上，一种反射率偏振度光谱测试方法，包括以下步骤：

步骤1、搭建反射率偏振度光谱测试系统，由光源、偏振角调制附件、反射光谱测试附件、偏振度调制附件、光谱仪、PC机和光纤组成，并按图1所示完成反射率偏振度光谱测试系统搭建，并分别在偏振附件位置2、偏振附件位置3处安装偏振度调制附件和反射光谱测试附件；

步骤2、调节偏振附件位置2处的偏振度调制附件的偏振片的偏振方向及1/4波片的转动角度，并将探测偏振方向调至0°，1/4波片转动角度调至0°；调节偏振附件位置3处反射光谱测试附件的样品台旋转底座和天顶角调节旋钮，完成入射光和反射光方位角、入射光和反射光天顶角的调节；

步骤3、在扣除机器噪声后，利用标准漫反射白板将光谱系统设置为反射率光谱采集模式；

步骤4、从0°开始转动1/4波片n(n≥4)次，转动角度不小于180°，每转动一次采集该波片方向下的反射光谱数据，共采集n条光谱，如表3所示。这里将第j(j＝1,2…n)次转动后第i(i＝1,2…m)个波长点下反射光谱信号值记为I_ij；

上述中，1/4波片完成第j次转动后，波片与初始位置的角度差用β_j表示；

上述中，1/4波片在第i个波长点处对应的相位延迟量用δ_i表示，1/4波片在不同波长下的相位延迟量需经过事先精确标定；

表3.不同波长点、不同波片旋转角度下的反射率值

步骤5、计算不同波长点下的斯托克斯矢量值。用[S_i0 S_i1 S_i2 S_i3]^T表示第i个波长点对应的斯托克斯参量组，其计算公式如下：

步骤6、根据斯托克斯参量组计算不同波长点下的偏振度值，其中第i个波长点下的偏振度用DOP_i表示，计算公式如下，计算得到全部波长点下的偏振度值便构成偏振度光谱：

上述中，探测得到的偏振度光谱包含光源自身的偏振度信息和物体反射吸收引起的偏振度信息两部分，利用上述方法将偏振附件位置3处的光纤短接，可测试得到光源自身的偏振度光谱，将前后两者相减便得到物体自身的反射偏振度光谱。

上述中，利用该方法同样可以实现吸光度偏振度光谱、透过率偏振度光谱和光功率偏振度光谱等不同类型线偏振度光谱的测试。

与现有技术方案相比，采用本发明的技术方案：(1)在偏振角调制光谱测试方法的基础上，进一步提出了用于光谱分析的反射率线偏振度光谱和反射率偏振度光谱，进一步丰富了物质反射光谱偏振调制模式，有利于进一步提高光谱分析精度；(2)提出三种偏振调制光谱测试附件(反射光谱测试附件、偏振角调制附件和偏振度调制附件)，在传统光谱采集系统的基础上通过安装该测试附件可实现偏振角调制光谱、反射率线偏振度光谱和反射率偏振度光谱测试系统的快速搭建，降低了偏振调制采集系统的成本和装置复杂度。

需要说明的是，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本发明说明书记载的范围；并且，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种用于光谱分析的偏振调制光谱测试装置，包括漫反射光谱采集系统，其特征在于，还包括反射光谱测试附件、偏振角调制附件和偏振度调制附件；所述反射光谱测试附件包括样品台底座、样品台旋转底座、入射光方位角调节支杆、反射光方位角调节支杆、入射光天顶角调节旋钮及反射光天顶角调节旋钮；入射光方位角调节支杆固定在样品台底座上，反射光方位角调节支杆固定在样品台旋转底座上，样品台旋转底座可在样品台底座上360°旋转并读取旋转角度，通过旋转样品台旋转底座可实现入射光和反射探测光方位角调节；所述偏振角调制附件，包括光纤准直器、旋转安装座和偏振片；偏振片安装在旋转安装座中，两个光纤准直器安装在旋转安装座的两侧；所述偏振度调制附件，包括光纤准直器、旋转安装座、偏振片、1/4波片和光学镜筒；1/4波片安装在旋转安装座中，偏振片安装在光学镜筒中，两个光纤准直器分别安装在旋转安装座和光学镜筒两侧。

2.如权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述反射光谱测试附件中的入射光方位角调节支杆和反射光方位角调节支杆通过各自拐角连接处进行高低和长短调节，实现入射光天顶角调节旋钮、反射光天顶角调节旋钮到样品台旋转底座的距离和位置调节。

3.一种偏振角调制光谱测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、搭建偏振角调制光谱测试系统，由光源、偏振角调制附件、反射光谱测试附件、光谱仪、PC机和光纤组成；所述反射光谱测试附件包括样品台底座、样品台旋转底座、入射光方位角调节支杆、反射光方位角调节支杆、入射光天顶角调节旋钮及反射光天顶角调节旋钮；入射光方位角调节支杆固定在样品台底座上，反射光方位角调节支杆固定在样品台旋转底座上，样品台旋转底座可在样品台底座上360°旋转并读取旋转角度，通过旋转样品台旋转底座可实现入射光和反射探测光方位角调节；所述偏振角调制附件，包括光纤准直器、旋转安装座和偏振片；偏振片安装在旋转安装座中，两个光纤准直器安装在旋转安装座的两侧；所述偏振度调制附件，包括光纤准直器、旋转安装座、偏振片、1/4波片和光学镜筒；1/4波片安装在旋转安装座中，偏振片安装在光学镜筒中，两个光纤准直器分别安装在旋转安装座和光学镜筒两侧；

步骤2、调节偏振角调制附件中的偏振片的偏振方向，确定光源偏振方向和探测偏振方向；

步骤3、反射光谱测试附件的样品台旋转底座和天顶角调节旋钮，完成入射光和反射光方位角、入射光和反射光天顶角的调节；

步骤4、在扣除机器噪声后，利用标准漫反射白板完成该偏振调制模式下物体偏振反射光谱的采集。

4.一种反射率线偏振度光谱测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、搭建反射率线偏振度光谱测试系统，由光源、偏振角调制附件、反射光谱测试附件、光谱仪、PC机和光纤组成；所述反射光谱测试附件包括样品台底座、样品台旋转底座、入射光方位角调节支杆、反射光方位角调节支杆、入射光天顶角调节旋钮及反射光天顶角调节旋钮；入射光方位角调节支杆固定在样品台底座上，反射光方位角调节支杆固定在样品台旋转底座上，样品台旋转底座可在样品台底座上360°旋转并读取旋转角度，通过旋转样品台旋转底座可实现入射光和反射探测光方位角调节；所述偏振角调制附件，包括光纤准直器、旋转安装座和偏振片；偏振片安装在旋转安装座中，两个光纤准直器安装在旋转安装座的两侧；所述偏振度调制附件，包括光纤准直器、旋转安装座、偏振片、1/4波片和光学镜筒；1/4波片安装在旋转安装座中，偏振片安装在光学镜筒中，两个光纤准直器分别安装在旋转安装座和光学镜筒两侧；

步骤2、确定光源偏振方向和探测偏振方向，并将探测偏振方向调至0°；调节反射光谱测试附件的样品台旋转底座和天顶角调节旋钮，完成入射光和反射光方位角、入射光和反射光天顶角的调节；

步骤3、在扣除机器噪声后，利用标准漫反射白板将光谱系统设置为反射率光谱采集模式；

步骤4、探测偏振方向从0°开始转动探测偏振方向的偏振角度，转动一周共360°，步进1°，每转动一步记录该探测偏振方向下的反射光谱数据，共采集360条光谱；波长λ_n在探测偏振方向m°下的反射率记为

步骤5、从采集到的360条光谱数据中寻找不同波长点下的最大反射率值及其对应的探测偏振方向；波长λ_n在p_d偏振方向下的反射率为最大反射率，则把最大反射率记为同时把波长λ_n在偏振方向下的反射率视为最小反射率，用表示；

步骤6、计算不同波长点下的线偏振度，如波长λ_n下的线偏振度值计算公式如下：

则全部波长下的线偏振度值便构成线偏振度光谱。

5.一种反射率偏振度光谱测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、搭建反射率偏振度光谱测试系统，由光源、偏振角调制附件、反射光谱测试附件、偏振度调制附件、光谱仪、PC机和光纤组成；所述反射光谱测试附件包括样品台底座、样品台旋转底座、入射光方位角调节支杆、反射光方位角调节支杆、入射光天顶角调节旋钮及反射光天顶角调节旋钮；入射光方位角调节支杆固定在样品台底座上，反射光方位角调节支杆固定在样品台旋转底座上，样品台旋转底座可在样品台底座上360°旋转并读取旋转角度，通过旋转样品台旋转底座可实现入射光和反射探测光方位角调节；所述偏振角调制附件，包括光纤准直器、旋转安装座和偏振片；偏振片安装在旋转安装座中，两个光纤准直器安装在旋转安装座的两侧；所述偏振度调制附件，包括光纤准直器、旋转安装座、偏振片、1/4波片和光学镜筒；1/4波片安装在旋转安装座中，偏振片安装在光学镜筒中，两个光纤准直器分别安装在旋转安装座和光学镜筒两侧；

步骤2、调节偏振附件位置1偏振角调制附件的偏振片的偏振方向，确定光源偏振方向和探测偏振方向，并将探测偏振方向调至0°；调节偏振附件位置2处的偏振度调制附件的偏振片的偏振方向及1/4波片的转动角度，并将探测偏振方向调至0°，1/4波片转动角度调至0°；调节偏振附件位置3处反射光谱测试附件的样品台旋转底座和天顶角调节旋钮，完成入射光和反射光方位角、入射光和反射光天顶角的调节；

步骤3、在扣除机器噪声后，利用标准漫反射白板将光谱系统设置为反射率光谱采集模式；

步骤4、从0°开始转动1/4波片n(n≥4)次，转动角度不小于180°，每转动一次采集该波片方向下的反射光谱数据，共采集n条光谱，将第j(j＝1,2…n)次转动后第i(i＝1,2…m)个波长点下反射光谱信号值记为I_ij；1/4波片完成第j次转动后，波片与初始位置的角度差用β_j表示；1/4波片在第i个波长点处对应的相位延迟量用δ_i表示，1/4波片在不同波长下的相位延迟量需经过事先精确标定；

步骤5、计算不同波长点下的斯托克斯矢量值，用[S_i0 S_i1 S_i2 S_i3]^T表示第i个波长点对应的斯托克斯参量组，其计算公式如下：

步骤6、根据斯托克斯参量组计算不同波长点下的偏振度值，其中第i个波长点下的偏振度用DOP_i表示，计算公式如下：

计算得到全部波长点下的偏振度值便构成偏振度光谱。

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