Field Spec Pro双通道光谱辐射计

Field Spec Pro双通道光谱辐射计是用于海洋光学调查的一种新型仪器,可用于测量海水水体光谱特征.根据测量获得的海水表面的离水辐亮度、归一化离水辐亮度和遥感反射率,可进行海洋光学和水色遥感方面的研究.本文详细介绍了该仪器的功能、技术指标和使用方法.利用该仪器作者于2005年6月在渤海海域进行光谱调查,取得了良好的测量结果.     

水下航行器光学隐蔽深度测量系统

为了实现对水下航行器光学隐蔽深度的实时测量,研制了水下航行器光学隐蔽深度测量系统。根据目标背景对比度的传输理论,分析了目标背景对比度在海水、大气、海面的传输特性,建立了水下航行器光学隐蔽深度模型。基于该模型分析了测量水下航行器光学隐蔽深度所需要的参数,设计了测量海水上行辐照度、海水下行辐照度、海水体衰减性系数、海水漫衰减性系数和水下航行器表面反射率的测量方法,并完成一次海上试验。试验测得良好天气情况下特征尺度为12m的水下航行器的光学隐蔽深度为25~35m。试验结果表明,设计的测量系统可以实现对水下航行器光学隐蔽深度测量,并适用于各类潜艇。由于改变了传统的在水面进行深度测量的方式,该系统工作稳定可靠,提高了隐蔽性和对海域测量的准度,可为水下作战决策提供帮助。     

自校准型光谱辐亮度标准光源

针对高精度空间光学定量遥感的需求,研制了一种采用数字微镜器件的自校准型光谱辐亮度标准光源。该光源具有两种工作模式:在窄带工作模式下,由Gershun管辐射计和CAS光谱辐射计自校准;在宽带工作模式下,作为光谱辐亮度标准光源用于地面或空间遥感仪器的光谱辐亮度响应度定标。以光谱辐照度标准光源和Spectralon标准漫反射板组成光谱辐亮度标准光源为CAS光谱辐射计定标,测得自校准光源的光谱辐亮度。又以标准探测器定标的Gershun管辐射计测量自校准光源,采用迭代法得到自校准光源的光谱辐亮度。窄带模式下两种不同定标方法对自校准光源的光谱辐亮度测量结果在测量不确定度允许范围内一致。不确定度分析显示:基于标准光源和基于标准探测器的自校准光源光谱辐亮度测量不确定度分别为1.41%~2.09%和1.28%~1.61%。实验及不确定度分析结果表明,该光源可以满足高精度空间光学定量遥感的使用要求。     

水下剖面测量中离水辐亮度的提取

在水下光谱剖面测量过程中,仪器刚刚进入到水体表层时,有一定程度的倾斜和漂移,造成测得的上层水体中的数据无效,对提取离水辐亮度(LW(0+))有一定的影响.主要分析了水下剖面光谱仪的离水辐亮度(LW(0+))的计算方法,采用光谱随深度分布的非线形回归.与S84算法相比,除了在绿光部分均方根误差较大外,更为方便.     

6通道后向散射仪

6通道后向散射仪是用于海洋光学调查的仪器,可用于测量海水的后向散射系数.本文详细介绍了该仪器的配置、技术参数和使用方法.初步分析了利用该仪器于2005-06在渤海海域进行调查获得的数据,结果显示该仪器可适用于我国近海二类水体的测量.这对于我国近岸水体的光学调查及研究具有极其重要的意义.     

FY-3C卫星紫外臭氧总量探测仪的在轨替代定标

风云三号气象卫星C星(FY-3C)搭载的紫外臭氧总量探测仪因太阳辐照度观测值异常而无法进行常规在轨星上定标,导致臭氧总量产品无法正常生成。在研究了风云三号气象卫星B星(FY-3B)TOU辐照度观测数据的特点以及仪器衰减规律后,结合FY-3C/TOU辐照度和辐亮度实测数据,探索了基于晴空海洋像元观测值计算仪器的衰减系数法。本文选取受陆地气溶胶影响较小的热带太平洋海区,用矢量辐射传输模式模拟云量较小的像元对应的晴空辐亮度,比较观测值与模拟计算值,通过统计筛选晴空像元,估算FY-3C/TOU探测器随时间的衰减系数。在确定仪器衰减系数后对FY-3C/TOU历史数据进行处理,反演获得了全球臭氧总量并与WMO/WOUDC地基观测数据进行对比。结果表明,基于晴空辐亮度估算的仪器衰减系数进行的臭氧总量反演的均方根误差在5%以内。在星载紫外探测器星上辐射定标失败的时候,可以利用晴空海洋像元确定仪器的定标系数。     

水下成像镜头的光学设计

水下光学成像技术,如水下摄影、水下电视、水下激光距离选通成像系统等,是海洋研究与开发的得力工具,但由于水对光的散射和吸收等特殊的光学特性,以及使用环境的特殊性,使水下光学成像系统的设计和研制较陆上光学系统有更大的难度。本文指出了主要的技术关键,及设计与使用水下光学成像系统时需注意的问题,最后给出了水下电视光学成像系统设计研制的实例。     

光学隐蔽深度测量系统的小型化设计

为了保障航行器水下航行时对可见光波段光学隐蔽的需求,以及实时测量其所在位置的光学隐蔽深度,设计了小型化可见光波段的光学隐蔽深度测量系统。根据光学隐蔽深度模型,优化设计了海水上行辐照度、海水下行辐照度、海水漫衰减系数、海水体衰减系数的测量方法。优化设计后的系统有21个测量通道,测量光谱为390~667nm,工作深度可达50m。进行了海上试验,试验结果显示:在天气良好的条件下,水下航行器在520~560nm可见光波段内存在暴露窗口,同时测得特征长度为0.75m的模型的光学隐蔽深度为3.5m。得到的结果表明,设计的小型化可见光波段光学隐蔽深度测量系统可以实现光学隐蔽深度的测量,测量装置具有体积小、重量轻、系统性能稳定等优点,适用于水下航行器搭载,可为下一步实现可自主升降的光学隐蔽深度测量系统设计提供理论技术支撑。     

水下光纤窥镜的研制

1 引言水下光纤窥镜是采用光纤传象束及其它光学辅助元件制成的一种可在距观测目标一定距离处清晰观测测点的仪器.该仪器可用于各种具有一定透明度的非腐蚀液体,主要是用于江、河、湖、海中的表面及水下工程,如:水下打捞、海港与水下建筑、仪器布放,抢险救生、水产资源探测与监视等.随着光     

标准漫反射板绝对反射比因子测量装置

分析和研究了测量绝对反射比因子的原理,设计、制作了一套可以测量光源入射照度和反射辐亮度的比辐射计和一套45°/0°漫反射板绝对反射比因子测量装置。首先,使用比辐射计测量光源的入射照度和反射辐亮度,给出漫反射板绝对反射比因子的计算公式;然后,根据推导公式中辐射亮度由测量比辐射计的光阑面积决定,提出一种新的光学方法来精确测量光阑面积,从而提高测量精度。最后,介绍了测量装置的设计和其它部件的制作过程。采用该装置实验测量了安徽光学精密机械研究所研制的标准漫反射板在633～960nm的绝对反射比因子,得到的装置的测量不确定度为0.19%。实验结果表明,该测量装置测量方法简单、精度高,可以满足反射比因子的测量要求。     

Doppler spectroscopy and D-alpha emission diagnostics for the C-2 FRC plasma

Two Doppler spectroscopy diagnostics with complementary capabilities are developed to measure the ion temperatures and velocities of FRC plasmas in the C-2 device. First, the multichord ion doppler diagnostic can simultaneously measure 15 chords of the plasma using an image intensified camera. Second, a single-chord fast-response ion Doppler diagnostic provides much higher faster time response by using a 16-channel photo-multiplier tube array. To study the neutral density of deuterium under different wall and plasma conditions, a highly sensitive eight-channel D-alpha diagnostic has been developed and calibrated for absolute radiance measurements. These spectroscopic diagnostics capabilities, combined with other plasma diagnostics, are helping to understand and improve the field reversed configuration plasmas in the C-2 device.     

极紫外波段空间相机的辐射定标

考虑极紫外波段空间相机尚无合适的辐射定标方法和装置,本文提出了适用于该波段的小目标成像辐射定标方法并基于该方法在实验室建立了辐射定标装置。提出的标定方法首先使用标准传递探测器标定小目标的辐射亮度;然后,用待定标相机中心视场对该小目标成像,获得中心视场部分的辐射强度响应度;最后,通过调整转动结构使不同视场对该小目标成像,得到不同区域的辐射强度响应度。构建的辐射定标装置由光源系统、标准传递探测器、真空罐及四维运动转台等组成。光源系统包括空心阴极光源、极紫外掠入射单色仪、准直反射镜,能够出射工作波段的准直光束;标准传递探测器标定出光束照度并计算得到小目标的辐射强度;运动平台使相机能够以不同视场角对小目标成像,测得不同视场的辐射强度响应度。利用该装置对一台极紫外相机进行了辐射定标实验,并进行了误差源分析。实验结果表明该装置的定标精度优于15%,能够实现整机状态下的辐射定标。     

Comparison of inverse estimation methods of radiative reflection properties using temporal and directional IR radiances

It is essential to prepare reliable material and radiative surface properties in predicting the accurate infrared signature of objects on a scene. Especially it is difficult to procure the radiative reflection property expressed by the Bidirectional reflectance distribution function (BRDF) due to the limited information in the literature. Recently, studies on inverse estimation of the radiative properties based on experimental data are conducted to obtain radiative reflective properties required for the infrared image generation. In this study we compare the two different inversely estimated radiative reflective properties obtained respectively from the daily measured radiance data with a fixed angle of measurement and the measured directional radiance data at a fixed time in a lab environment. The radiative properties in Mid-wavelength infrared (MWIR) region of the painted steel are estimated by finding the best fitted model parameters for the Sandford-Robertson BRDF model using the Repulsive particle swarm optimization (RPSO) algorithm by using those two different radiance data. The estimated radiative reflective properties obtained from the two different radiance data show fairly good agreements with the reference data but the measured directional radiance data at a fixed time show better results. The directional radiance data measured at a fixed time in a lab environment could be a better way of obtaining the radiative surface properties of newly developed paints when an appropriate measuring device for the directional radiance is in hand.     

一种高温物体温度在线测量仪

本文介绍了一种利用遮蔽板作为标准噪声辐射源、以8031单征机为核心实现的实时在线测量静止及慢速运动的高温物体的比辐射率及温度的系统,系统由光学接收系统、信号放大与处理系统及显示系统组成。文中还介绍了该系统的原理与结构,讨论了其中的技术难点及其相应的解决方法,分析了系统工作波长的选择、扇形板关闭时P1、开启时的P2及标准噪声辐射源的辐射能P3的测量精度对比辐射率及温度测量精度的影响。     

一种基于单片机和串口通信的实时光谱辐射测量仪

介绍了一种基于单片机和串口通信的实时光谱辐射测量仪,着重介绍其测量原理及其硬件、软件的实现。实验结果证明这种光谱仪能对光谱辐射进行单次或者连续的实时测量,最后给出了用此仪器对几个典型光源的实测结果。     

太阳／大气紫外光谱地基观测系统

研制了一套基于Ebert-Fastie型双光栅光谱辐射计的太阳/大气紫外光谱地基观测系统,用于获得太阳直射光谱辐照度和大气前向散射光谱辐亮度数据。详述了整套系统的结构及性能,标定了这台光谱辐射计300~400nm光谱辐照度响应度和光谱辐亮度响应度,并在长春地区(43°50′55″N,125°23′56″E)开展了太阳和大气紫外光谱辐射测量试验,获得了当地太阳和大气紫外光谱辐射数据。     

一种小型实时光谱辐射测量仪

介绍了小型实时光谱辐射仪 ,是可对光谱辐射进行单次或连续实时快速测量 ,仪器采用光纤输入 ,可灵活运用于各种场合。还介绍了其硬、软件系统 ,并给出了用此仪器对几个典型光源的实测结果。     

地基大口径红外光电系统的联合辐射定标

考虑标准红外星定标方法无法测定地基大口径红外光电系统像元级的辐射响应度,进而导致对系统存在的非均匀性现象适应能力差的问题,提出了基于标准红外星与小口径黑体的联合辐射定标方法。该方法以标准红外星为外定标参考源,测定全光路系统的辐射响应度;以小口径黑体为内定标参考源,测定半光路系统像元级的辐射响应度;最后,结合内、外定标结果推算前端光学系统透过率,进而实现系统的全光路像元级辐射响应度定标。开展了自然星红外辐射特性测量实验,并与标准红外星定标方法进行了对比。结果显示:提出方法获得的目标最大反演误差为15.89%,而标准红外星定标方法在最理想情况下获得的最大反演误差为15.92%,表明提出方法的定标精度高于标准红外星定标方法。另外,提出方法能够测定全光路系统像元级的辐射响应度,克服了系统响应非均匀性的影响,进而提高了红外探测器的焦平面利用率,弥补了标准红外星定标方法的应用缺陷。