積分球輻射源是實驗室輻射定標系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備之一,具有高穩(wěn)定性和高均勻性等優(yōu)良的輻射特性。目前積分球輻射源在太陽反射波段的研制和應(yīng)用技術(shù)相對成熟,廣泛應(yīng)用于實驗室輻射定標,但是紅外積分球輻射源的研制方法仍需探索,面臨著如何實現(xiàn)高均勻性、寬動態(tài)范圍調(diào)節(jié)、高穩(wěn)定性和低背景輻射輸出等關(guān)鍵技術(shù)問題。本文針對大口徑、高溫度靈敏度的紅外遙感器的定標要求,開展了一種高均勻性和寬輻射動態(tài)范圍的紅外積分球輻射源的設(shè)計與初步檢測方法研究。為了在3～14 μm波段內(nèi)選取合適的紅外輻射介質(zhì)作為紅外積分球輻射源系統(tǒng)的光源,產(chǎn)生高穩(wěn)定性的具有光譜輻亮度可調(diào)的定標參考光源,本文調(diào)研對比了6類紅外輻射介質(zhì),并對其中3類6種進行了非穩(wěn)定性和光譜特性測試,最終選用碳纖維石英電熱管作為積分球輻射源的紅外輻射介質(zhì),其光譜輻射非穩(wěn)定性優(yōu)于0.4%/1 h。利用積分球的空腔輻射理論和黑體輻射理論,提出子、母鍍金積分球串聯(lián)的勻光方式,有效提高了紅外積分球的均勻性。通過改變驅(qū)動電源的電流值實現(xiàn)輻射源的輸出輻亮度寬動態(tài)范圍調(diào)節(jié),設(shè)計程控鍍金光闌,通過改變光闌的開口大小實現(xiàn)輻亮度等色溫線性調(diào)節(jié)。采用混合介質(zhì)制冷模塊使母積分球溫度降低到155 K,在此溫度下,母積分球10 μm處的背景輻射約占出口輻亮度的0.5%。采用噴丸和真空蒸發(fā)鍍金等工藝實現(xiàn)子、母積分球內(nèi)壁涂層的制作,并集成安裝鍍金光闌,完成紅外積分球輻射源的結(jié)構(gòu)組裝。在常溫常壓條件下開展了紅外積分球輻射源輻射特性的分析與初步檢測,結(jié)果表明:紅外積分球在出光口法線Φ200 mm區(qū)域內(nèi)的均勻性為98.87%,豎直方向上±15°內(nèi)的角度均勻性為99.69%,實現(xiàn)動態(tài)范圍內(nèi)的近線性可調(diào)功能,非穩(wěn)定性為0.16%/30 min,表現(xiàn)出較好的性能。建立了溫度變化與輻射源輻亮度輸出穩(wěn)定性之間的關(guān)系,并確定了子、母積分球的溫控精度。紅外積分球輻射源是傳統(tǒng)黑體輻射源的有效補充,在紅外遙感器的實驗室光譜輻射定標中具有潛在的應(yīng)用價值。
【學(xué)位單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：O432.1;TP73
【部分圖文】：

目前基于輻亮度標準探測器的輻射定標方法在實驗室定標中較為常用，其傳??遞過程為“低溫絕對輻射計—輻亮度標準探測器４末級積分球４遙感器”ｗ，如??圖１．１所示。這種定標方法大大提高了現(xiàn)有遙感器的實驗室定標精度，在工程上??比較容易實現(xiàn)，己成功用于ＬａｎｄＳａｔ７?ＥＴＭ＋、ＭＯＤＩＳ和ＳｅａＷｉＦＳ中的多個光學(xué)??遙感器的實驗室定標中。在ＭＯＤＩＳ和ＳｅａＷｉＦＳ的實驗室定標中都使用了?ＳＸＲ??（Ｔｈｅ?ＳｅａＷｉＦＳ?Ｔｒａｎｓｆｅｒ?Ｒａｄｉｏｍｅｔｅｒ）作為標準探測器，可對這兩種光學(xué)遙感器??進行交叉對比，保證了不同光學(xué)傳感器數(shù)據(jù)之間的連續(xù)性和可比較性。??定標輻射源￣?｜遙感器（航天載??（積分球）?｜荷、地基儀器）??襲?聲酬應(yīng)度定標，航天載荷??ｊｕ?—？?ｆ?光—釀定標??計?度穩(wěn)定性測試１??ｕ?Ｉ?鋪丨試??圖１．１基于輻亮度標準探測器的輻射傳遞鏈??低溫輻射計采用電替代原理來測量光輻射的絕對功率［４］，當?shù)蜏亟^對輻射計??的工作溫度為液氦溫度時，其不確定度為０．０１％［５］。但由于低溫輻射計運行環(huán)境??嚴苛、系統(tǒng)復(fù)雜，通常只作為實驗室內(nèi)的初級標準，不直接用作定標儀器的工作??１??

可準確建立遙感器的響應(yīng)與標準入射輻亮度之間的定量化關(guān)系，實現(xiàn)遙??感器非線性、非穩(wěn)定性和噪聲等效光譜輻亮度等的性能檢測和評估，保障和提高??絕對輻射定標精度。圖１．４為積分球輻射源用于ＬａｎｄＳａｔ－７ＥＴＭ＋的地面定標系統(tǒng)。??積分球輻射源的非均勻性和非穩(wěn)定性是影響其自身輻射特性的重要影響因??素，因此，有效降低積分球輻射源自身的非均勻性和非穩(wěn)定性，對實現(xiàn)積分球輻??射源絕對輻亮度的高精度測量，提高遙感器的實驗室定標精度具有重要意義。??麵??圖１．４積分球輻射源用于ＬａｎｄＳａｔ－７ＥＴＭ＋的地面定標系統(tǒng)⑴??３??

ＴＸＲ?Ｏｐｔｉｃａｌ?Ｌａｙｏｕｔ??＼．?＼＼?ＴｕＷｅ？ｇ?Ｂａｆｆｌｅ?Ｖａｎｅｓ?呀?ｊ?：：；；＇?／?Ｂａｆｆｌ？Ｔｕｂ？??圖１．３?ＴＸＲ結(jié)構(gòu)示意圖ＨＯＩ??積分球輻射源是實驗室輻射定標系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備之一，具有高穩(wěn)定性和高??均勻性等優(yōu)良的輻射特性，可滿足遙感器全光路、全視場、全動態(tài)范圍等的輻射??定標要求［｜｜］。通過調(diào)節(jié)積分球輻射源參考輻亮度輸出，結(jié)合基于探測器的標準傳??遞技術(shù)，可準確建立遙感器的響應(yīng)與標準入射輻亮度之間的定量化關(guān)系，實現(xiàn)遙??感器非線性、非穩(wěn)定性和噪聲等效光譜輻亮度等的性能檢測和評估，保障和提高??絕對輻射定標精度。圖１．４為積分球輻射源用于ＬａｎｄＳａｔ－７ＥＴＭ＋的地面定標系統(tǒng)。??積分球輻射源的非均勻性和非穩(wěn)定性是影響其自身輻射特性的重要影響因??素，因此，有效降低積分球輻射源自身的非均勻性和非穩(wěn)定性，對實現(xiàn)積分球輻??射源絕對輻亮度的高精度測量，提高遙感器的實驗室定標精度具有重要意義。??麵??圖１．４積分球輻射源用于ＬａｎｄＳａｔ－７ＥＴＭ＋的地面定標系統(tǒng)⑴??３??
【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 胡子臣;;積分球的涂層研究[J];紅外與激光技術(shù);1985年04期

2 金中海,荀毓龍,章立民,王樂意;紫外至近紅外積分球輻射定標系統(tǒng)[J];光學(xué)學(xué)報;1989年06期

3 陳宏;杜曉晴;童廣;衷存鵬;任林嬌;雷小華;陳偉民;;光纖探測方式下全積分球與半積分球性能對比研究[J];應(yīng)用光學(xué);2016年01期

4 高;紅外積分球[J];紅外;2005年11期

5 王煜,鄭春弟,李平,張巧香;輔助積分球開口壁厚對雙球法測量漫反射比的影響及修正[J];照明工程學(xué)報;2003年03期

6 吳宗凡;紅外積分球及反射測量[J];紅外技術(shù);1982年01期

7 那鴻悅;積分球儀[J];太陽能學(xué)報;1983年01期

8 徐曉峰,王冀,張黎明,鄭小兵;航天積分球面均勻性檢測的研究[J];量子電子學(xué)報;2005年05期

9 馬振生;;測光積分球中擋屏的影響[J];計量技術(shù);1991年07期

10 張芳;高教波;王軍;肖相國;張磊;孫科蜂;李建軍;;積分球光譜輻射度建模與實驗分析[J];應(yīng)用光學(xué);2010年05期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前4條

1 刁萬英;基于可見-近紅外波段反射率估算表層土壤含水量[D];中國農(nóng)業(yè)大學(xué);2016年

2 李步洪;鼻咽癌的光熱特性及其光活檢技術(shù)研究[D];浙江大學(xué);2003年

3 許紅梅;微光應(yīng)力源系統(tǒng)研究[D];長春理工大學(xué);2008年

4 胡冬冬;平流層測風(fēng)激光雷達光學(xué)接收機研制及性能分析[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2015年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 張夢雅;寬動態(tài)范圍紅外積分球輻射源的設(shè)計與初步檢測[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2019年

2 王秋殷;改善雙積分球測量系統(tǒng)精度的方法研究[D];天津大學(xué);2010年

3 陸為;雙積分球獲取生物組織光學(xué)特性參數(shù)誤差分析[D];華中科技大學(xué);2007年

4 許衛(wèi)春;雙積分球方法對渾濁介質(zhì)中散射系數(shù)與葡萄糖濃度關(guān)系的研究[D];天津大學(xué);2005年

5 蘇萬鈞;生物組織光學(xué)特性的單積分球測量技術(shù)[D];福建師范大學(xué);2004年

6 許丹丹;定向-半球光譜透射比和反射比測量的實驗研究[D];華中科技大學(xué);2016年

7 孫家遠;拉曼光譜測量系統(tǒng)中的光學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計[D];長春理工大學(xué);2009年

8 焦路光;激光對金屬/炸藥結(jié)構(gòu)的輻照效應(yīng)[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2008年

9 付方方;積分球熒光測試系統(tǒng)的建立及其在稀土摻雜光學(xué)玻璃絕對光譜參數(shù)測試中的應(yīng)用[D];大連工業(yè)大學(xué);2014年

10 黃倩倩;近紅外光譜技術(shù)快速分析黃芩、柴胡有效成分的研究[D];中國協(xié)和醫(yī)科大學(xué);2009年

本文編號：2855451