一种目标光辐射线偏振度测量新方法

为了提高目标光辐射线偏振度的测量精度,更好地满足偏振遥感的应用需求,提出了一种线偏振度测量新方法.该方法通过测量目标在多个偏振方向的偏振辐射,并将所有测量结果直接用于待测目标线偏振度值的计算,改善测量系统的信噪比,从而提高系统的线偏振度测量精度.在现有的多波段偏振辐射计上通过修改软件添加了该新方法,并和常规线偏振度测量方法进行了比对测量实验,结果表明:新方法的线偏振度测量精度稳定在1%以内,基本可以满足测量条件及目标缓变但偏振测量精度要求高的应用需求.     

K波段辐射计的超宽带多通道接收机设计与实现

K波段微波高光谱辐射计应用于大气探测方向, 能够在高湿度条件下改善大气温湿度廓线精度。为解决传统辐射计接收机未考虑在微波高光谱条件下频谱测量时间和系统复杂度增加的问题, 设计与实现了一种用于K波段微波高光谱辐射计的超宽带多通道线性接收机。通过结合传统微波辐射计接收机的数项优点, 改进的接收机结构拥有良好的宽带谱特性、高线性度和短频谱测量时间。在18~26 GHz频率范围内, 接收机的实测频率增益为77~80 dB、噪声系数为2.1~3.2 dB、线性度为0.999~0.9999和频谱测量时间平均为5.8 ms。实测结果表明, 设计的高频谱分辨率接收机适合K波段微波高光谱辐射计在大气遥感和快速天气变化观测中应用。     

多角度偏振辐射计大气偏振信号多路同步采集系统设计

多角度偏振辐射计是一种通过扫描方式获取大气多角度光谱偏振信息的仪器.根据大气多角度偏振信息测量原理,重点设计了偏振辐射计的多路大气偏振辐射信号同步采集系统,并对此系统进行信息测量.实验结果表明:多角度偏振辐射计大气偏振多路同步采集系统满足设计要求.     

多角度偏振辐射计的光机设计

介绍了多角度偏振辐射计的光机系统组成及其工作原理。根据仪器的工作原理,进行了光学系统的设计,从保证偏振测量精度和满足光学设计要求出发,重点解决了集束系统光轴平行性、视场对准的一致性问题,给出了多角度偏振辐射计的光机设计结果。     

简易双波段光谱辐射计的设计及标定方法

设计了一台简易双波段(1.315±0.020 μm,3.6～4.2 μm)光谱辐射计(以下简称辐射计)来替代全辐射计,并对该台辐射计的光谱辐亮度标定方法进行了探讨.该辐射计包括前置光学系统、精密机械调制器、准直镜、平面摆动反射镜、双路单元探测器(InGaAs探测器和PbSe探测器)和锁相放大器以及A/D和单片机等.标定方法:在1.315 μm波段,用标准辐射计和积分球光源,对辐射计进行标定;在3.6～4.2 μm波段,用大面积标准黑体辐射源、腔型黑体辐射源,标定辐射计的光谱辐亮度.通过实验数据统计的方法建立探测器数码输出DN值与对应的辐射计的光谱辐射亮度B的关系,得到辐射计的光谱辐射亮度响应度R.     

多角度偏振辐射计星上定标光源

多角度偏振辐射计是一种对地观测的辐射偏振测量仪器.仪器提供的多波段、多角度、全偏振信息主要用于环境大气监测、气候变迁研究、大气科学研究、地球辐射收支平衡研究和遥感数据高精度大气校正,为确定气溶胶对气候的驱动作用和区域大气气溶胶状态及其变化提供高精度数据.针对这一需求,提出了多角度偏振辐射计星上定标器的设计方案.首先介绍了多角度偏振辐射计的研制背景、星上定标技术的产生原因以及国外星上定标器的设计方案.重点阐述了多角度偏振辐射计星上定标器的设计,包括光学设计、机械设计和电路设计,解释说明了各部分的功能和作用以及相关参数.最后对提高星上定标精度提出了几点建议.     

3mm波段辐射计特性参数的测试

对新设计的一种3mm波段辐射计的特性参数进行了测量,辐射计的特性参数包括灵敏度、测温范围以及辐射计中参考负载和定标黑体的辐射温度修正量.由于受国内3mm波段技术的限制,给3mm波段辐射计的设计和测量带来很大的困难.本文采样口面定标方法,在实验室确定了新设计的3mm波段辐射计的特性参数,以保证它的实际使用意义.     

一种新型偏振辐射计

偏振探测技术应用于大气散射辐射偏振特性测量,由于大气散射偏振态的时空变化特性,要求测量仪器具有实时获取偏振数据的能力。针对这一需求研制了一种新型偏振辐射计,提出了利用偏振透光轴三方向光路平行探测的方案,能够实时获取目标的偏振特性参数。着重分析系统软硬件结构设计,介绍了一种以USB采集卡为核心的信号采集系统,并利用积分球光源对系统进行相对辐射定标,分析了定标数据。实验结果表明,该套系统能够满足大气偏振探测的要求。     

多角度偏振成像仪系统级偏振定标方法研究

系统级偏振定标是多角度偏振成像仪(Directional polarization camera, DPC)研制过程中的关键环节,对于提高大气气溶胶和云相态等定量化探测应用具有重要意义。结合矩阵光学和辐射度学理论,建立了多角度偏振成像仪偏振响应定标模型,对关键影响参量进行定标。采用大口径积分球参考光源和分视场测量方法,消除了光楔平板对DPC三检偏通道视场非一致性的影响,实现了高频和低频相对透过率的高精度测量。采用傅里叶级数的分析方法,建立全视场起偏度的测量模型,消除参考光源偏振方位角绝对位置引入的测量误差,实现光学系统偏振特性的准确测量。采用可调偏振度光源和大口径积分球辐射源,开展了偏振定标精度的比对验证实验和精度分析。测试结果表明,全视场偏振定标精度优于0.5\%,自然光状态下的偏振定标精度优于0.05\%,验证了宽视场偏振遥感器偏振辐射响应定标模型的合理性,说明该系统级偏振定标方法可满足宽视场光学偏振遥感器的高精度偏振观测科学应用要求。     

分振幅光偏振探测系统多点定标方法

探测性能决定了偏振遥感系统的解析精度,但分振幅系统因多种因素引入的仪器偏振使解析精度的提高受到限制。在分析测量原理的基础上,研究了分振幅光偏振探测系统测量矩阵的多点定标方法,推导了偏振方位角等间隔取样偏振定标的条件;通过平台搭建与比较实验,利用多点定标方法测量了航空多角度偏振辐射计（AMPR）的穆勒矩阵,分析了测量结果的不确定性。结果表明,定标后的AMPR测量误差0.5%、不确定度0.5%,满足遥感系统的探测要求,证明了多点定标方法的可行性。