本文關(guān)鍵詞：太陽望遠(yuǎn)鏡光學(xué)零件表面散射光測(cè)量技術(shù)研究

  更多相關(guān)文章： 散射光 總積分散射理論 積分球 自制總積分散射測(cè)量?jī)x 太陽望遠(yuǎn)鏡光學(xué)零件表面

【摘要】：散射光嚴(yán)重影響光學(xué)系統(tǒng)的成像質(zhì)量。光學(xué)系統(tǒng)的成像對(duì)比度,圖像的清晰度都會(huì)因散射光而降低,甚至散射噪聲會(huì)完全覆蓋目標(biāo)信號(hào)。對(duì)于觀測(cè)太陽的光學(xué)系統(tǒng)而言,由于太陽光強(qiáng)度大,太陽表面成像對(duì)比度較小,即使是較為微弱的散射光都會(huì)對(duì)成像對(duì)比度造成重大影響,因此,散射光問題日益變成制約太陽光學(xué)系統(tǒng)成像性能的重要阻礙。本文對(duì)太陽望遠(yuǎn)鏡光學(xué)零件表面散射光的測(cè)量技術(shù)進(jìn)行研究。首先本文對(duì)散射光基礎(chǔ)理論與測(cè)量方法進(jìn)行研究。介紹了經(jīng)典的光學(xué)表面散射光基礎(chǔ)理論,主要包括有雙向反射分布函數(shù)理論和總積分散射理論。后又介紹了光學(xué)表面散射光的測(cè)量方法,主要包括有BRDF法和TIS法。然后簡(jiǎn)要介紹了本文采用的TIS法的測(cè)量裝置,最后根據(jù)對(duì)不同測(cè)量原理和方法的對(duì)比來闡述本文采用TIS法進(jìn)行散射光測(cè)量的原因。其次對(duì)積分球的理論進(jìn)行了深入分析并對(duì)實(shí)體積分球進(jìn)行建模。公式推導(dǎo)并分析了積分球的出射照度與積分球內(nèi)球壁的光譜反射比,進(jìn)入積分球的總光譜輻射通量,積分球內(nèi)球的半徑大小,積分球總開口球面面積與積分球內(nèi)部總反射球面面積(包括開口部分)之比的關(guān)系,并以已有的實(shí)體積分球?yàn)槔?用SolidWorks對(duì)實(shí)體積分球進(jìn)行了建模,并將其導(dǎo)入到TracePro中對(duì)其進(jìn)行仿真分析,根據(jù)TracePro中材料數(shù)據(jù)庫(kù)的材料特性來驗(yàn)證積分球模型的可行性,并對(duì)實(shí)驗(yàn)光源的光束半徑進(jìn)行了仿真分析。第三,搭建了自制總積分散射測(cè)量裝置。搭建了以積分球?yàn)楹诵牡目偡e分散射儀,包括積分球,半導(dǎo)體光源和功率計(jì)等。并用650nm的半導(dǎo)體激光光源進(jìn)行實(shí)驗(yàn),得到的結(jié)果與德國(guó)漢諾威激光中心生產(chǎn)的633nm的總積分散射儀測(cè)得的結(jié)果進(jìn)行比對(duì),驗(yàn)證自制總積分散射儀的可行性,自制總積分散射儀的測(cè)量不確定度是否能達(dá)到預(yù)期目標(biāo),并對(duì)造成自制總積分散射儀與德制的總積分散射儀的實(shí)驗(yàn)結(jié)果不同的原因進(jìn)行分析。然后實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了總積分散射理論。對(duì)總積分散射理論中TIS值與光源波長(zhǎng)的平方成反比的關(guān)系進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。利用自制總積分散射裝置對(duì)三個(gè)光波波長(zhǎng)(分別為650nm,520nm和450nm)的半導(dǎo)體光源進(jìn)行了實(shí)驗(yàn),并對(duì)650nm的紅光和450nm的藍(lán)光的數(shù)據(jù)進(jìn)行了數(shù)值擬合,將520nm的測(cè)量結(jié)果代入擬合得到數(shù)值公式,如符合良好,就可以驗(yàn)證TIS值與波長(zhǎng)的平方成反比關(guān)系。并根據(jù)總積分散射理論得到TIS值的波長(zhǎng)分布圖,并將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)代入驗(yàn)證其合理性。最后分析了黑體輻射理論并推導(dǎo)了太陽望遠(yuǎn)鏡光學(xué)零件表面可見光波段的TIS值。對(duì)黑體輻射理論和普朗克公式進(jìn)行了介紹和分析,并仿真分析了黑體輻射能量密度曲線與波長(zhǎng)和色溫的關(guān)系,分析輻射能量密度曲線的峰值大小和位置與色溫的變化關(guān)系。最后根據(jù)確定的目標(biāo)黑體的輻射能量密度分布和TIS值的波長(zhǎng)分布圖,就可以得到目標(biāo)黑體(太陽)可見光波段的各個(gè)波長(zhǎng)分量的所占的散射光大小,各個(gè)波長(zhǎng)分量的TIS值和總散射光的大小。
【關(guān)鍵詞】：散射光 總積分散射理論 積分球 自制總積分散射測(cè)量?jī)x 太陽望遠(yuǎn)鏡光學(xué)零件表面
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院研究生院(光電技術(shù)研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TH751
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 1 引言11-23
• 1.1 課題背景及研究目的和意義11-14
• 1.2 散射光測(cè)量技術(shù)的發(fā)展概況14-20
• 1.2.1 國(guó)外散射光測(cè)量技術(shù)的發(fā)展概況14-16
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)散射光測(cè)量技術(shù)的發(fā)展概況16-20
• 1.3 論文主要研究?jī)?nèi)容及章節(jié)安排20-22
• 1.4 本章小結(jié)22-23
• 2 散射光基礎(chǔ)理論與測(cè)量方法分析23-28
• 2.1 散射理論23-25
• 2.1.1 雙向反射分布函數(shù)理論23-24
• 2.1.2 總積分散射理論24-25
• 2.2 散射測(cè)量方法25-27
• 2.2.1 BRDF法25
• 2.2.2 TIS法25-27
• 2.3 本章小結(jié)27-28
• 3 積分球建模分析與總積分散射儀的搭建28-41
• 3.1 積分球理論模型28-31
• 3.2 積分球系統(tǒng)誤差分析31-32
• 3.3 三維建模32-33
• 3.4 TracePro仿真分析33-40
• 3.4.1 TracePro光線分析原理34
• 3.4.2 TracePro重要參數(shù)設(shè)置34-35
• 3.4.3 TracePro仿真設(shè)計(jì)過程35-39
• 3.4.4 對(duì)光源尺寸的仿真39-40
• 3.5 本章小結(jié)40-41
• 4 總積分散射儀的搭建與實(shí)驗(yàn)41-48
• 4.1 總積分散射儀41-44
• 4.1.1 系統(tǒng)組成41-42
• 4.1.2 測(cè)試步驟42-44
• 4.2 總積分散射儀單波長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)44
• 4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比44-46
• 4.4 本章小結(jié)46-48
• 5 TIS光譜散射特性研究48-56
• 5.1 總積分散射儀多波長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)48-50
• 5.2 黑體輻射理論50-52
• 5.3 太陽可見光波段總TIS仿真分析52-55
• 5.4 小結(jié)55-56
• 6 總結(jié)與展望56-59
• 6.1 本文主要工作及成果56-57
• 6.2 今后工作的展望57-59
• 參考文獻(xiàn)59-63
• 作者簡(jiǎn)介及在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果63

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 張憲亮;劉若凡;蘇紅雨;曾道全;劉夏茹;;紅外系統(tǒng)雜散光測(cè)量裝置[J];紅外技術(shù);2014年12期

2 李永強(qiáng);郭永祥;廖志波;王靜怡;杜建祥;;空間相機(jī)用鋁合金不同工藝表面雙向反射分布函數(shù)的特性對(duì)比[J];光學(xué)學(xué)報(bào);2013年05期

3 王文芳;楊曉許;姜?jiǎng)P;梅超;李剛;張恒金;;大視場(chǎng)紅外折反光學(xué)系統(tǒng)雜散光分析[J];紅外與激光工程;2013年01期

4 陳學(xué);孫創(chuàng);夏新林;;基于區(qū)域分解和逐級(jí)光線分裂的雜散光分析[J];計(jì)算物理;2012年06期

5 王霞;鄒曉風(fēng);金偉其;;粗糙表面反射輻射偏振特性研究[J];北京理工大學(xué)學(xué)報(bào);2011年11期

6 程琦;孔明;周洋;;實(shí)時(shí)熒光定量PCR儀中熒光檢測(cè)裝置的設(shè)計(jì)[J];傳感器與微系統(tǒng);2011年03期

7 趙楠;薛育;王晶;;利用蒙特卡洛法分析紅外光學(xué)系統(tǒng)的雜散輻射[J];中國(guó)光學(xué)與應(yīng)用光學(xué);2010年06期

8 李海燕;胡云安;王連生;;激光探潛系統(tǒng)中雜散光抑制措施分析[J];海軍航空工程學(xué)院學(xué)報(bào);2010年06期

9 張穎茹;李恩普;任駒;趙建林;;不同粗糙度表面雙向反射分布函數(shù)的實(shí)驗(yàn)研究[J];激光技術(shù);2010年05期

10 吳英;楊玲;范劍英;王洋;吳巖;王長(zhǎng)勁;;空間目標(biāo)的可見光散射特性建模與仿真研究[J];哈爾濱理工大學(xué)學(xué)報(bào);2009年02期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 楊銳;鄭捷;萬敏;路大舉;冷杰;;激光散射特性測(cè)量[A];第十七屆全國(guó)激光學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2005年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 趙忠義;溫度對(duì)材料雙向反射分布函數(shù)影響的理論及實(shí)驗(yàn)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2007年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前6條

1 舒星星;可見光光學(xué)系統(tǒng)雜光分析及抑制[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（光電技術(shù)研究所）;2015年

2 石棟梁;基于BRDF的光機(jī)系統(tǒng)雜散輻射研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2014年

3 魯天雄;全景環(huán)形透鏡光學(xué)系統(tǒng)的雜散光分析及抑制[D];浙江大學(xué);2014年

4 周軍;紅外目標(biāo)探測(cè)系統(tǒng)的雜散輻射研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2013年

5 王志文;目標(biāo)激光雷達(dá)散射截面測(cè)量系統(tǒng)的噪聲特性研究[D];西安電子科技大學(xué);2013年

6 馮文婧;中紅外比色高溫測(cè)量系統(tǒng)的研制[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

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本文編號(hào)：1061542