消谱线弯曲PGP型成像光谱仪系统设计

针对棱镜-光栅-棱镜(PGP)型成像光谱仪谱线弯曲(Smile)难校正的问题,提出了一种利用狭缝离轴和减小第一块棱镜顶角,再结合会聚镜畸变校正PGP型光谱仪谱线弯曲的方法。该方法在保留了PGP型光谱仪的布拉格(Bragg)衍射和系统共轴等优点的基础上,校正了光谱仪的谱线弯曲和色畸变(Keystone)。在相同的技术指标下,对传统型和改进型PGP模型做了谱线弯曲对比。为了验证该方法的可行性,设计了一款光谱分辨率为2.8 nm的光谱仪,点列图均方根(RMS)半径小于8 μm,满足成像质量要求,Smile为1.50 μm、Keystone为3.52 μm,均小于0.2倍像素。设计结果表明,通过减小棱镜顶角校正中心波长的Smile,利用狭缝离轴实现光谱仪系统共轴,利用会聚镜畸变校正剩余波长的Smile可以有效校正PGP型光谱仪的谱线弯曲。     

科学级光学CCD像素非均匀性的测试

像素非均匀性是CCD成像性能评价中的一个重要指标,反映的是像素结构本身的差异。传统的以灰度值为基础计算DSNU和PRNU的方法未能考虑读出电路引入的时域噪声,且计算时未剔除不同像素曝光时间不同带来的误差,计算结果也只适用于某个具体曝光量。在分析CCD信号流的基础上,厘清灰度值不均匀的影响因素。参考DSNU和PRNU的计算方法,再结合帧转移型CCD的工作方式,提出了设置多档曝光时间,每档曝光时间下采集多帧暗（亮）图像,再通过拟合求得暗电流（暗电流+光电流）后并以之为基础计算暗电流非均匀性DCNU和光电流非均匀性PCNU的方法。同时,建立CCD像素非均匀性测试系统,验证其光源的稳定性和均匀性,以排除采集图像过程中测试系统引入的时域和空间误差。在此测试系统的基础上,利用新方法测得CCD的DCNU为25.51 e-/pixels-1,PCNU为0.98%。相比于传统的DSNU和PRNU值更准确地反映了CCD像素结构的非均匀性,所得结果更具普遍适用性。     

宽谱段高光谱成像仪星上波长定标方法

高光谱成像探测仪在轨波长漂移和性能衰变是有效载荷在轨长期工作必须解决的问题。利用太阳辐射光谱和大气后向散射辐射光谱中特有的Fraunhofer吸收线可作为星上波长定标的基准。针对波长定标精度需求，优选出高精度的太阳参考光谱，用仪器狭缝函数卷积后初选出87条Fraunhofer吸收线，并分析了由Fraunhofer吸收线分布非均匀性引起的系统误差，以及由仪器探测能力不同而产生的随机误差。综合最大偏差和RMS，确定了在满足定标精度优于0.01 nm的条件下，可用的76条太阳Fraunhofer线的精确位置。该研究为高光谱成像探测载荷在轨高精度波长定标奠定了基础。     

SOLYS Gear Drive太阳跟踪器的控制系统设计

太阳跟踪研究的发展,向太阳跟踪器的控制系统智能化提出了更高的要求;以SOLYS Gear Drive 太阳跟踪器为仪器平台,创新性地提出利用路由器建立控制主机和太阳跟踪器在局域网内,以及局域网和互联网之间的通信,并以虚拟仪器开发软件LabVIEW为软件平台,综合调用百度地图应用程序接口API和指令脚本文件,设计了一套控制系统。实现对仪器的状态监测,指令控制,远程访问等;系统功能丰富,操作简单,界面可视化好,普遍适用性强。