新型高分辨率紫外-可见成像光谱仪波长定标系统设计

限于常规波长定标的局限性,构建了高分辨率紫外-可见成像光谱仪波长定标装置.该系统主要由具有高稳定性的300W氙灯系统、前置施瓦兹型聚光镜、高光谱分辨力的中阶梯光栅单色仪以及后置光学系统组成.利用ZEMAX光学设计软件,对该中阶梯光栅单色仪光学系统进行了优化设计.对设计结果进行了分析,设计结果表明,所设计的高分辨率紫外-可见成像光谱仪波长定标装置满足设计指标要求,扫描光谱范围270～500 nm,光谱分辨力小于0.05 nm,波长精度小于0.05 nm.     

无人机高光谱载荷性能交叉验证

无人机定量遥感已成为当前遥感研究领域的热点之一,辐射定标是定量遥感的基础,在定量遥感研究中,首先需要确保无人机载荷性能的可靠性。基于辐射定标原理,以多光谱仪的固有波段为中心波长,设置高光谱仪对应波段范围,利用灰阶靶标,将高光谱影像中靶标的辐亮度值与多光谱仪的光谱响应函数进行卷积运算,得到多光谱各波段的等效入瞳辐亮度模拟值,从而拟合获得无人机多光谱载荷辐射定标系数;最后通过辐射定标系数验证分析及光谱曲线比对,最终实现无人机高光谱载荷性能交叉验证。结果表明:对于均匀地物如裸土,定标先后平均相对误差小于0.12;两次定标系数相对差异在±1%之内,且两次拟合相关系数r2分别在0.96和0.92以上,传感器线性响应度较高。实验结果可为相关多、高光谱遥感载荷性能分析提供参考。     

"日盲"紫外电晕探测系统定标

"日盲"紫外电晕探测是电力设备检修与维护的主要手段之一.为了提供更为准确和客观的评价依据,需要对"日盲"紫外电晕探测系统进行辐亮度定标,从而确定目标辐亮度与增益控制电压、系统输出灰度值之间的关系.为此构建了由高稳定氘灯光源、积分球、光纤光谱仪等组成的定标装置.采用可溯源美国NIST的紫外标准氘灯对光纤光谱仪进行光谱辐照度标定,并以光纤光谱仪作为标准探测器对电晕探测系统进行定标.通过实验拟合出ICCD增益控制电压与系统增益之间的关系曲线,并给出了系统的标定方程.随后进行了三组不同增益的验证实验,实验结果表明在线性区内辐亮度推算值与测量值之间的最大相对误差为6.11%,均方根为3.22%.经分析,文中所采用的系统定标方案的不确定度为9.1%,基本可以满足了"日盲"紫外电晕探测系统的需求.此外,不同增益条件下的系统响应特性可以为"电晕"探测过程中进行自动增益调整算法的设计提供参考依据.     

自校准红外光谱仪的辐射定标与外场应用

为精确获取目标场地的光谱发射率和场地地表温度,研制了具有自校准能力的傅里叶变换红外光谱仪,用于外场地表光谱辐亮度和大气下行辐亮度的测量。开展实验室定标工作,将面源黑体作为标准辐射源,选取观测地面目标热辐射最理想的8～14μm波段,对仪器进行两点法和线性多点法的辐射定标,确定两点法可满足仪器自定标需求。分析光谱仪测量过程中的不确定来源,得到合成不确定度优于0.22 K。开展外场实验,结合光谱迭代平滑温度和发射率分离算法(ISSTES)实现了地表温度和光谱发射率的分离,将获取的光谱发射率与多通道红外辐射计在同一场地下测得的光谱发射率进行比较,进一步验证了自校准红外光谱仪在外场应用时的测量精度和稳定性。     

瓷砖表面防晒类护肤品指印的紫外光谱特性研究

目的:运用紫外光谱成像技术检验瓷砖表面护肤品指印,利用指印的紫外光谱影像集及紫外光谱曲线图分析其对紫外线反射及吸收性质,为潜在指纹提取提供技术支持.方法:运用紫外光谱成像技术显现防晒类护肤品指印,分析实验结果,总结实验数据,获得最佳提取波段.结果:紫外光谱成像技术是瓷砖表面防晒类护肤品指印提取和检验的有效手段.结论:紫外光谱成像技术能够显现防晒类护肤品指印,但其显现效果受指印载体的材质、颜色、表面性质及护肤品的成分的影响.     

紫外辐射计的波长定标及不确定度分析

限于常规汞灯谱线法波长定标的局限性,构建了紫外辐射计波长定标装置,研究了紫外辐射计波长定标的物理过程和测量链,并对紫外辐射计中臭氧十二个吸收波长进行了光谱定标,通过对定标影响量的分析和计算,得到定标影响量的测量不确定度和波长定标合成标准不确定度,其中波长定标合成标准不确定度为0.026nm,同时通过光学CAD分析和实验验证紫外辐射计的光谱带宽可以达到1.0nm.应用自行构建的紫外波长定标装置较好地完成了紫外辐射计臭氧吸收谱线的定标工作,满足了臭氧反演所需的波长精度要求和光谱带宽要求.     

空间外差光谱技术实验研究

空间外差光谱技术是一种可实现超光谱分辨率的新型光谱分析技术,该技术综合光栅与FTS技术于一体.介绍了空间外差光谱仪基本原理以及系统光学结构,并对其性能进行了分析讨论.以实验室搭台的方式建立了空间外差光谱仪原理试验装置;经检测,装置在591nm波段的光谱分辨能力达17700,光谱范围为17nm.在原理试验装置上进行了激光、连续光谱、Hg双线和Na双线光源的空间外差光谱实验.实验结果显示了空间外差光谱技术在超高光谱分辨率探测的能力.     

高速窄带多光谱成像系统光谱重建技术研究

光谱成像技术可以同时从光谱维和空间维上获取被测目标的信息，即结合了空间成像系统和光谱检测系统的功能，因此近年在影像获取与处理领域中倍受重视。本论文基于窄带多光谱成像技术建立八通道CCD多光谱成像系统，它能够实时采集八个通道的图像，获得波长分布从可见到红外（420-940nm）八个波段的光谱响应值。在此基础上对图像进行位置配准、反射率定标、采用插值算法获得其它波段光谱响应值，最终能够获取图像中任意一点的光谱反射率及颜色参数。实验结果表明，本文使用的三次样条插值法对原始光谱图像进行平滑操作的方法是有效的，能够以一定精度模拟出目标物点的真实光谱特性。该系统在动态目标检测识别、艺术品评价复制等领域有着广阔的应用前景。     

基于谱线漂移校正模型的实验室光谱定标修正

针对色散型高光谱成像仪实验室光谱定标方法进行了研究,在实验室光谱采集过程中仪器内部产热导致波段中心波长的漂移,由于高光谱带宽较窄,波段内中心波长的偏移会对光学遥感器的辐射定标精度产生影响。鉴于此,提出了谱线漂移校正模型来校正光谱定标结果。在文章最后分析了模型的精度并分别根据校正前后的光谱定标结果反算出积分球出射口处的辐亮度,与真实积分球数据对比,结果证明应用谱线漂移校正模型可以很好地校正谱线温漂的现象。     

大气垂直探测仪光谱定标

为了大气垂直探测仪能够进行精确的光谱测量,对其进行光谱定标.大气垂直探测仪使用面阵探测器,由于离轴像元接收的光线不平行于光轴,使仪器函数发生变化.本文针对大气垂直探测仪使用的16x4元面阵探测器理论分析给出仪器函数,讨论其对光谱定标的影响,并将利用理论分析结果及利用气体吸法测得的光谱,对大气垂直探测仪进行了光谱标定,光谱定标精度达10-5.采用面阵探测器的干涉仪,边缘视场像元所测光谱会向低频漂移,因此必需研究干涉仪的仪器函数,从而消除光谱漂移对边缘视场光谱定标的影响.