多角度偏振浊度计中扫描机构的设计

多角度偏振浊度计是一种利用了多角度散射和偏振测量技术的大气气溶胶测量仪器.核心扫描机构的设计是浊度计能否获取高精度大气气溶胶参数的关键.根据浊度计测量要求,选择了扫描机构实现方案,讨论了关键要求的实现方法,完成了扫描机构的设计并进行了验证.     

航空多角度偏振观测京津唐地区大气气溶胶

航空大气多角度偏振辐射计（AMPR）可以获取多角度、多波段和偏振辐射观测数据,将AMPR装载于遥感飞机对京津唐地区（工业发达、人口集中）的气溶胶进行观测,经过数据处理和反演,得到该地区的气溶胶光学厚度。反演过程中,以大气校正后的1640nm波段观测数据作为下垫面的地表偏振信息,结合查找表的方法,综合利用多角度光谱偏振辐射信息,反演得到气溶胶的光学厚度。反演结果与同步地基观测数据对比,结果表明AMPR具备观测典型区域大气气溶胶的能力。     

大气气溶胶航空多角度偏振观测实验及数据分析

鉴于多角度偏振辐射数据可以有效提升大气气溶胶参数的反演精度,设计了多角度偏振探测航空实验及数据处理流程。将我国自主研制的多角度偏振成像仪DPC搭载在航空平台上,同时在地面布设太阳辐射计CE318观测站点,设计航线串联地面观测站点,开展了航空飞行实验。对实验获得的数据进行分析处理,结果表明,多角度偏振探测航空实验可获取高精度的偏振、辐射数据;使用该数据反演大气气溶胶光学厚度,反演误差小于3%,初步验证了多角度偏振成像仪可为大气气溶胶多参数反演提供有效的数据。     

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.     

多角度偏振成像仪高精度辐射定标方法

开展高精度辐射定标方法研究,对于多角度偏振成像仪实现大气气溶胶粒子分布和微观物理特性探测反演的科学应用至关重要。采用傅里叶级数的分析方法,建立了全视场起偏度的测量模型,消除了参考光源偏振方位角绝对位置引入的测量误差,实现了光学系统偏振特性的准确测量。结合多角度偏振成像仪的辐射与偏振定标模型,开展了光学系统偏振特性的校正方法研究,实现偏振特性引起辐射定标不确定度由8%下降至2.2%以内。利用高精度二维转动平台和大口径积分球辐射源,采用分视场测量方法, 校正像元响应非一致性,实现相对辐射校正精度优于0.5%。采用基于标准灯漫反射板的辐亮度量值传递链路,经过各影响因素的分析评测,所有波段辐射定标精度均优于5%。     

多角度偏振成像仪测量偏差的数据挖掘分析

对多角度偏振成像仪测量偏差进行数据挖掘分析,解决多角度偏振成像仪测量偏差预测准确率低问题.利用包含决策树建立和决策树剪枝两个步骤的决策树算法,通过数据预处理,去除原始数据中的噪声,通过误差数据挖掘,选取真值方位和真值距离为输入属性,方位误差和距离误差为预测属性建立测量偏差模型,挖掘多角度偏振成像仪测量偏差;采用前向算法...     

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。     

基于空气隙棱镜实现布鲁斯特角型偏振器消光比测量

布鲁斯特角型偏振器在高功率激光系统有着重要的应用.为了真实反映布鲁斯特角型偏振器的性能,分析并成功搭建了基于空气隙棱镜的消光比测量系统.采用光强同时测量的方法,测量过程系统起偏器、样品、检偏器方位角固定,引起误差的因素较少.通过限制入射光光束直径和探测器的位置,提高检偏器反射出光方向的偏光性能,提高测试精度;在样品定位的过程中,对光源进行实时监测,降低测量随机误差.理论分析,系统精度越高,系统误差越大.当系统精度为40 dB,系统误差约2％.对一样品进行10次测量,消光比平均值为31.1 dB,系统误差小于1％,随机误差小于1％.     

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。     

多角度偏振探测技术

介绍了偏振遥感技术的用途以及国内外发展情况。详细论述了国内第一台空间多角度偏振探测仪器——天宫二号多角度偏振探测仪的技术方案、偏振定标试验、航空飞行试验和在轨飞行试验,并给出了评价结论。     

气溶胶单粒子的偏振散射特性研究

建立了气溶胶单粒子的偏振散射实验装置,采用T-matrix方法模拟球形粒子和长形粒子的光散射计算, 讨论了偏振强度因子(Pf)和穆勒矩阵元素(Z11、Z12)随粒径、形状的变化关系,结果表明,球形粒子和杆状粒子的Pf和Z12随着粒径的增大存在明显差异。通过对单分散的气溶胶颗粒物样品的实验测量,得到不同样品的Pf值和Z12。实验结果表明,以油酸粒子的Z12为基准, 差值△Z12=12可以作为球形的油酸粒子和长形的核黄素以及石棉纤维的区分阈值, △Z12 介于12~41主要为核黄素粒子, △Z12达到59时粒子可被认为是长形的石棉纤维粒子, 而立方形的NaCl气溶胶粒子的△Z12与油酸粒子非常接近,难以区分。初步实验表明,穆勒矩阵元素Z12可以用于识别长形粒子,该研究为颗粒物形态的偏振测量提供依据。     

关于极化角计算的研究

针对动中通系统极化轴易受载体姿态扰动的影响,在天线视轴对准卫星后,根据车体的地理位置和天线方位转盘的姿态参数,推导出极化角的计算公式。在特定的路况下,利用该方法得到的极化角与高精度基准方法得到的极化角进行了仿真对比,仿真结果表明该方法是可行的。该方法为极化轴的稳定控制、系统实现"动中通"极化失配的要求提供了理论依据,并给出实现方案。     

变极化系统中目标散射矩阵算法研究与探讨

为了提高雷达性能,特别是提高雷达抗干扰能力,文章以Sinclair矩阵为基础,推导出一种极化散射矩阵的算法,并验证了该算法对于变极化技术在雷达抗干扰方面的应用有着积极的作用。同时,文章给出了散射矩阵在变极化系统抗干扰方面的一点应用,为以后的研究打下了基础。     

偏振耦合测试系统中偏振棱镜的设计

偏振棱镜是偏振耦合测试系统中的重要器件.本文设计了用于光纤寄生偏振耦合测试系统(DPCA)中的偏振棱镜.棱镜采用空气隙间隔,且光轴平行于入射平面的Glan-Taylor型结构,可以增强棱镜的抗光损伤能力,提高非常光线的透射比.与胶合型棱镜相比,在保证有效孔径大小的同时,缩小了棱镜的尺寸.理论分析了空气隙厚度与消光比的关系,当空气隙厚度大于27μm时,消光比达到10-7以上.     

Polarization Scattering Property of Cascaded Polarization Controllers

The relation between the allowed range of variation of polarization controller wave‐plates angles and the respective polarization scattering properties is investigated. It is demonstrated that a nearly uniform polarization scattering over the Poincaré sphere is obtained using a concatenation of three polarization controllers with angles randomly changed between ‐π/4 and π/4. It is also shown that an improvement of the scattering properties is obtained if the configuration angles are allowed to change between ‐π/2 and π/2.     

极化阵列雷达单脉冲测角方法研究

极化阵列雷达兼具阵列雷达的优势和极化信息处理能力,是当前先进体制雷达研究的热点。研究了极化阵列雷达单脉冲测角的问题。在明确雷达采用的天线结构的基础上,建立了极化阵列雷达接收信号模型,提出了基于极化并联的单脉冲测角方法,分析了该方法测角性能,给出了测角性能与SNR及回波极化角的关系。通过仿真验证了方法的有效性,研究表明:极化阵列雷达单脉冲测角性能优于任意单(同)极化阵列雷达,且测角性能与回波极化状态无关。