【摘要】：太陽(yáng)是地球最主要的外部能源,與人類的生存和發(fā)展密切相關(guān),太陽(yáng)輻射的高精度、不間斷監(jiān)測(cè)對(duì)太陽(yáng)物理研究和地球氣候研究等方面具有重要意義。面對(duì)高精度的太陽(yáng)光譜輻照度在軌監(jiān)測(cè)需求,本文提出了可溯源至SI的星載太陽(yáng)光譜儀這一課題并對(duì)此展開了研究。主要研究?jī)?nèi)容如下:1、太陽(yáng)光譜儀的設(shè)計(jì)與分析為了提高太陽(yáng)光譜輻照度在軌絕對(duì)測(cè)量精度,設(shè)計(jì)了可溯源至SI的星載太陽(yáng)光譜儀。根據(jù)大氣層外太陽(yáng)光譜輻照度分布及變化情況,對(duì)儀器光譜范圍及光譜分辨率的需求進(jìn)行分析,確定了可溯源至SI的太陽(yáng)光譜儀總體設(shè)計(jì)方案,將儀器300 nm-2500 nm光譜范圍分為三個(gè)光譜通道,光譜范圍分別為300 nm-1000nm、900 nm-1700 nm和1600 nm-2500 nm,對(duì)應(yīng)的光譜分辨率分別為2 nm、4 nm和10 nm。針對(duì)每一通道,分別使用平面光柵和凸面光柵為色散元件對(duì)儀器完成了光學(xué)設(shè)計(jì),并對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行了公差分析。結(jié)果顯示,平面光柵光譜儀具有更好的公差容忍度,在元件加工和裝調(diào)方面具有優(yōu)勢(shì),凸面光柵光譜儀具有更好的成像質(zhì)量。之后使用光柵色散公式計(jì)算、幾何光線追跡以及線擴(kuò)散函數(shù)卷積三種方法對(duì)設(shè)計(jì)光譜儀的光譜響應(yīng)函數(shù)及光譜分辨率進(jìn)行了仿真,結(jié)果顯示在全光譜范圍內(nèi)光譜分辨率滿足設(shè)計(jì)需求。2、原理樣機(jī)研制為了便于加工和裝調(diào)考慮,最終選擇了基于平面光柵的太陽(yáng)光譜儀結(jié)構(gòu),完成了300 nm-1000 nm通道平面光柵太陽(yáng)光譜儀原理樣機(jī)的研制。主要工作包括,根據(jù)信噪比和光譜分辨率需求結(jié)合大氣層外太陽(yáng)光譜輻照度分布情況,對(duì)三個(gè)通道光譜儀所使用的線陣探測(cè)器進(jìn)行了選型,并根據(jù)選用探測(cè)器的性能參數(shù)對(duì)太陽(yáng)光譜儀在軌觀測(cè)時(shí)的信噪比進(jìn)行了分析。機(jī)械方面,加入了探測(cè)器亞像元位移結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。電路控制方面,完成了與選用探測(cè)器配套使用的數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng),基于Lab VIEW編寫了PC端的數(shù)據(jù)通信及數(shù)據(jù)處理程序。實(shí)驗(yàn)測(cè)試了基于線陣探測(cè)器的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的噪聲水平、像元均勻性以及像元響應(yīng)的非線性。最后對(duì)原理樣機(jī)進(jìn)行了裝調(diào),光譜分辨率滿足2 nm設(shè)計(jì)需求。3、原理樣機(jī)定標(biāo)及超光譜分辨率復(fù)原使用汞燈特征譜線和高精度光柵單色儀波長(zhǎng)掃描兩種方法完成了太陽(yáng)光譜儀原理樣機(jī)的波長(zhǎng)定標(biāo),定標(biāo)不確定度分別優(yōu)于0.11 nm和0.09 nm。利用單色光波長(zhǎng)掃描法對(duì)原理樣機(jī)的光譜響應(yīng)函數(shù)進(jìn)行了測(cè)定,得到光譜分辨率隨波長(zhǎng)分布曲線。提出了基于探測(cè)器亞像元位移的光譜響應(yīng)函數(shù)測(cè)量方法。使用輻照度標(biāo)準(zhǔn)燈對(duì)原理樣機(jī)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室輻照度定標(biāo),全光譜范圍內(nèi)定標(biāo)不確定度優(yōu)于2.84%。對(duì)太陽(yáng)光譜儀溯源至SI的在軌輻照度定標(biāo)進(jìn)行了分析,全光譜范圍理論定標(biāo)不確定度優(yōu)于1%。最后,對(duì)光譜儀超光譜分辨率復(fù)原的理論及裝置進(jìn)行了分析,基于幾何光線追跡的方法對(duì)超光譜分辨率復(fù)原過程進(jìn)行了仿真,并對(duì)超光譜分辨率復(fù)原條件的溯源定標(biāo)進(jìn)行了分析。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TH744.1
【圖文】：

[15]先后執(zhí)行了太陽(yáng)總輻照度的觀測(cè)任務(wù)，在軌的太陽(yáng)總輻照度觀測(cè)任務(wù)記錄如圖1.1所示。觀測(cè)結(jié)果顯示了，地球大氣層上界的太陽(yáng)總輻照度數(shù)值約為 1365W/m2，這一數(shù)值過去被認(rèn)為是恒定不變的，稱為太陽(yáng)常數(shù)。然而觀測(cè)中顯示，太陽(yáng)總輻照度是變化的，在過去的11 年太陽(yáng)活動(dòng)周期[16]內(nèi)變化幅度約為 0.1%，在短時(shí)間內(nèi)還曾有過大約 0.3%的變化[17]。在太陽(yáng)光譜輻照度觀測(cè)方面，最早期主要集中在極紫外區(qū)（EUV），如OSO 1 衛(wèi)星等，對(duì)紫外波段的觀測(cè)載荷包括 SUSIM[18]、SOLSTICE 載荷[19]等

太陽(yáng)光譜輻照度觀測(cè)任務(wù)

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 沈浩元,林荷蓮;大面積Si(Li)X射線探測(cè)器[J];核技術(shù);1990年08期

2 徐宏恩;;寶雞第二發(fā)電有限責(zé)任公司300MW機(jī)組TSI系統(tǒng)改造[J];中國(guó)電力教育;2008年S3期

3 袁祥林,李志勇,洪秀瑟,楊紀(jì)元,徐立建;大面積Si(Li)X射線探測(cè)器[J];核電子學(xué)與探測(cè)技術(shù);1989年02期

4 練曉霞;;SI攜手重慶重汽 共謀重卡發(fā)展[J];商用汽車;2006年10期

5 楚振生，朱永福，袁建峰，馬凱，黃錫珉;空間電荷限制電流法對(duì)a—Si：H隙態(tài)密度的測(cè)量[J];液晶與顯示;1996年04期

6 恩格爾哈德;趙捷;;硅酸鹽溶液的~(29)Si-核磁共振譜——單硅酸縮合的研究[J];核原料;1978年04期

7 李濱;;一路向北是草原 試駕邁騰(進(jìn)口)2012款2.0TSI旅行版 豪華型[J];產(chǎn)品可靠性報(bào)告;2012年09期

8 刁玉強(qiáng),何巨龍,于棟利,田永君,李東春;Si對(duì)碳化硅纖維燒結(jié)性能的影響[J];長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械學(xué)院學(xué)報(bào);2000年01期

9 周明勝;魏雄飛;曾實(shí);;以SiHCl_3為工作介質(zhì)生產(chǎn)高豐度~(28)Si[J];清華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2005年12期

10 Ingrid Schubert;介紹國(guó)際SI體制的單位[J];起重運(yùn)輸機(jī)械;1978年01期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 李夢(mèng)軻;王成偉;力虎林;;用模板法制備取向Si納米線陣列[A];2001年納米和表面科學(xué)與技術(shù)全國(guó)會(huì)議論文摘要集[C];2001年

2 石瑛;蔣昌忠;范湘軍;;Si_(1-x)Ge_x/Si表面合金結(jié)構(gòu)的掠入射X射線衍射(GIXRD)研究[A];湖北省物理學(xué)會(huì)、武漢物理學(xué)會(huì)成立70周年慶典暨2002年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2002年

3 彭英才;傅廣生;韓理;竹內(nèi)耕平;稻毛信彌;宮崎誠(chéng)一;;Si納米量子點(diǎn)的自組織生長(zhǎng)及其光致發(fā)光特性[A];第九屆全國(guó)發(fā)光學(xué)術(shù)會(huì)議摘要集[C];2001年

4 石瑛;趙蓉;蔣昌忠;;Si_(1-x)Ge_x/Si表面合金結(jié)構(gòu)的掠入射X射線衍射(GIXRD)研究[A];第四屆中國(guó)功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2001年

5 陳克良;鄭平子;劉國(guó)興;鄭紀(jì)文;王素芳;白興平;于暹;張煥喬;許謹(jǐn)誠(chéng);劉祖華;阮明;呂俊;徐侃;;~(16)C+~(26)Si全熔合激發(fā)函數(shù)[A];第八屆全國(guó)核物理會(huì)議文摘集（下冊(cè)）[C];1991年

6 文振國(guó);賈彥忠;宋建成;;[Si]在高爐滴落帶遷移行為的實(shí)驗(yàn)研究[A];2004年全國(guó)煉鐵生產(chǎn)技術(shù)暨煉鐵年會(huì)文集[C];2004年

7 張軍星;張慶峰;劉世民;;Si納米晶表面結(jié)構(gòu)的第一性原理研究[A];2013全國(guó)玻璃科學(xué)技術(shù)年會(huì)論文集[C];2013年

8 沈浩元;;大面積Si(Li)探測(cè)器[A];第7屆全國(guó)核電子學(xué)與核探測(cè)技術(shù)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（一）[C];1994年

9 常海龍;孫友梅;劉杰;侯明東;段敬來(lái);姚會(huì)軍;張苓;莫丹;;基于Si刻圖基底制備結(jié)構(gòu)化CsI陣列閃爍屏[A];第十屆全國(guó)固體核徑跡學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2009年

10 許鴻雁;鮑曉軍;王廷海;王永剛;;用于柴油深度加氫脫硫催化劑多孔Si層柱蒙脫土材料載體的制備和表征[A];第四屆全國(guó)環(huán)境催化與環(huán)境材料學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2005年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前10條

1 本報(bào)記者　 倪洪章;銀行數(shù)據(jù)大集中 SI們面臨洗牌[N];計(jì)算機(jī)世界;2006年

2 謝濤;浙江鴻程：電信行業(yè)SI的老兵新傳[N];電腦商報(bào);2006年

3 小雨;SI如何實(shí)現(xiàn)軟件服務(wù)增值[N];中國(guó)計(jì)算機(jī)報(bào);2002年

4 張林才;SonicWALL攜手神碼拓展SI渠道[N];電腦商報(bào);2007年

5 莎文;SI項(xiàng)目經(jīng)理：先培訓(xùn)后上崗[N];中國(guó)計(jì)算機(jī)報(bào);2002年

6 CPW記者 于洪濤;首度渠道聚會(huì) 神州數(shù)碼網(wǎng)絡(luò)廣交SI[N];電腦商報(bào);2005年

7 ;松下的強(qiáng)化SI設(shè)想[N];中國(guó)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)導(dǎo)報(bào);2001年

8 梁亞杰;硬件行業(yè)采購(gòu)，SI轉(zhuǎn)型中的雞肋？[N];中國(guó)計(jì)算機(jī)報(bào);2004年

9 張鳳岐;精英電腦：精威主板應(yīng)走SI渠道[N];電腦商報(bào);2007年

10 陳維義;Software、Solution、Service 3S是SI的核心競(jìng)爭(zhēng)力[N];中國(guó)計(jì)算機(jī)報(bào);2002年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前9條

1 潘明章;EGR對(duì)燃用不同燃料小型強(qiáng)化SI發(fā)動(dòng)機(jī)性能及爆震的影響研究[D];天津大學(xué);2014年

2 高震宇;可溯源至SI的星載太陽(yáng)光譜儀研究[D];中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所;2016年

3 胡潔;La(Fe,Si)_(13)基磁制冷材料的腐蝕行為和磁性能研究[D];北京科技大學(xué);2015年

4 劉秀環(huán);半球形雙光子響應(yīng)GaAs探測(cè)器研究與Si探測(cè)器設(shè)計(jì)[D];吉林大學(xué);2007年

5 楊洋;甘藍(lán)SI決定因子的原核表達(dá)和相互作用研究以及SI相關(guān)基因的探討[D];西南大學(xué);2009年

6 王曉艷;應(yīng)變Si載流子遷移率研究[D];西安電子科技大學(xué);2012年

7 楊昆;甘藍(lán)柱頭SI關(guān)鍵元件編碼基因的克隆、定位與蛋白質(zhì)互作研究[D];西南大學(xué);2012年

8 李曉娜;半導(dǎo)體型β-FeSi_2和β-Fe(C,Si)_2薄膜的離子注入合成及薄膜的微觀影響因素[D];大連理工大學(xué);2002年

9 王新蘭;XH_n（X=N，P，O和S）分子對(duì)Si（111）-7×7表面化學(xué)修飾的理論研究[D];廈門大學(xué);2008年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 周子淳;高密度Si納米線的固—液—固生長(zhǎng)及其光學(xué)性質(zhì)[D];河北大學(xué);2015年

2 苑雪麗;鑄造工藝和電磁場(chǎng)對(duì)A390鋁合金DC鑄造管材初生Si尺寸及分布的影響[D];東北大學(xué);2014年

3 王洪嬌;關(guān)于一類具有殺蟲劑殘留效應(yīng)的害蟲治理SI模型的數(shù)學(xué)研究[D];遼寧師范大學(xué);2015年

4 黃羽;基于Si高溫?cái)U(kuò)散的Mo-W-Si-N系涂層鉬材的研制[D];廈門理工學(xué)院;2016年

5 盧順順;Si團(tuán)簇在碳納米管中的結(jié)構(gòu)特性研究[D];貴州大學(xué);2016年

6 龔澤文;EGR對(duì)燃用正丁醇SI發(fā)動(dòng)機(jī)的爆震影響研究[D];天津大學(xué);2014年

7 張寧;SI體系內(nèi)裝工業(yè)化研究[D];大連理工大學(xué);2016年

8 章娜;應(yīng)變Si載流子散射機(jī)制及特性研究[D];西安電子科技大學(xué);2010年

9 陳松;SI甘藍(lán)親和授粉早期差異蛋白質(zhì)研究[D];西南大學(xué);2012年

10 龐金輝;硼對(duì)過共晶Al-Si合金中初晶Si細(xì)化作用的研究[D];鄭州大學(xué);2009年

本文編號(hào)：2719324