辐射光谱测温法测量误差实验研究

针对辐射光谱测温法测量误差问题,利用黑体炉搭建了标准辐射测温实验平台,选用200~1 100nm波段光谱仪对标准高温源进行辐射光谱测量。讨论了高温源辐射光谱特征,并基于辐射光谱测温法获得了温度测量值,该值与标准参考值的相对偏差小于4%,同时分析了测量重复性引起的标准不确定度分量,为辐射测温法应用提供参考。     

净全辐射表灵敏度测试方法研究

净全辐射表是测量太阳与大气向下发射的全辐射和地面向上发射的全辐射之差值的仪器,它的灵敏度可用二台长波辐射表和二台短波辐射表来测试.     

高精度紫外探测器辐射定标系统

摘要：为了适应紫外遥感信息定量化发展的要求。构建了一套高精度紫外探测器辐射定标系统。以NIST（以美国国家标准技术研究院）紫外标准探测器为基准,在200－400nm波段上,对响应度未知的紫外硅探测器,紫外增强型光电倍增管和日盲型紫外光电倍增管进行了绝对标准的传递。并在350nm上对紫外硅探测器的空间均匀行进行了标定。按照国际通用不确定度评估规范,对测量结果进行不确定度分析和评估,总的传递不确定度小于2％。     

光合有效辐射表灵敏度校准方法研究

为了保证光合有效辐射观测数据的准确可靠,需要对光合有效辐射表的灵敏度值进行校准.根据光合有效辐射表的技术特点,给出了两种灵敏度校准溯源体系,详细介绍了利用光谱辐射计和标准光合有效辐射表两种校准方法的技术原理、实验流程和数据处理方法,并对两种校准方法的结果进行了比较.结果表明：用标准光合有效辐射表的校准结果与用光谱辐射计校准的结果相差在5％以内,满足光合有效辐射地基观测的精度要求.     

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。     

高精度紫外标准探测器的定标

研究了紫外标准探测器定标方法,以便进一步提高紫外波段辐射定标的精度。构建了高精度紫外标准辐射计,并推导了紫外辐射计响应度标准。在定标过程中直接利用高精度标准辐射计进行标准传递,并根据替代法定标原理消除了多项影响因子,使得定标精度大幅提高。最后,利用标准光源及标准探测器定标方法对待测光源辐照度、空间遥感仪器辐照度响应度进行了标定。两种方法定标结果表明:采用标准探测器定标方法可使定标不确定度降低到1.6%,充分证明了紫外标准探测器定标方法的有效性及高精度,实现了紫外探测器定标方法的工程化应用。     

石油产品芳烃含量在线紫外分析仪的研制

研制了一种可用于石油产品中芳烃含量在线检测的紫外分析仪,仪器采用凹面全息光栅双单色仪和独特的进样系统,可保证吸光度高达7Abs的润滑油样品在石油生产现场不经稀释即可进行在线分析检测。经五年多工业现场使用,准确率达95%,无故障运行率达97%以上。为润滑油生产过程质量监测、优化操作,为光谱技术在石化工业应用开辟了一条新路。     

1m口径红外测量系统的辐射定标

为了测量空中目标的红外辐射特性,设计了一套1m口径红外测量系统的辐射定标装置。给出了红外测量系统辐射定标的数学模型,以腔型黑体和平行光管组合作为标准辐射源,建立了1m口径红外测量系统的辐射定标系统。考虑该红外测量系统的光谱响应具有选择性,若采用传统辐射定标方法易产生原理误差,故提出了一种基于光栅单色仪和标准辐射计的相对光谱标定方法。给出了该标定方法的数学模型并进行了相对光谱标定。最后,在外场以黑体作为模拟目标进行了辐射特性测量实验。结果表明,应用本文提出的辐射定标方法,1m口径红外测量系统的辐射特性测量误差最大值为9.5%,比传统方法平均减少了约8.7%,可满足实际项目指标要求,非常适合外场辐射定标的应用。     

振动体声学灵敏度分析的边界元法

振动结构关于设计变量的声学灵敏度分析可以为机械系统的低噪声设计提供量化依据,为结构的优化设计提供方向。采用边界元法,推导了辐射声压关于频率、表面振速等设计变量的声学灵敏度公式。在对系数矩阵求导时,没有采用传统的有限差分法,而是直接求导,并利用不连续单元替换点法处理边界元法中的奇异积分问题。将数值解与理论值比较,证明了计算公式的准确性和有效性。该灵敏度计算方法为机械系统的低噪声设计打下了基础。     

用于1 m Seya-Namioka单色仪的 1 200 lp/mm Laminar光栅

针对国家同步辐射实验室燃烧与火焰实验站中1 m Seya-Namioka 单色仪对光栅的需求,采用全息离子束刻蚀工艺制作了1 200 lp/mm Laminar光栅。首先,通过光刻胶灰化技术调节光刻胶光栅掩模占空比,在理论设计的误差允许范围内,对此光栅掩模进行扫描离子束刻蚀;然后,将光栅图形转移到光栅基底中去除残余光刻胶;最后,采用离子束溅射法镀制厚约40 nm的金反射膜,采用热蒸发法镀制厚约60 nm的铝反射膜。用原子力显微镜分析光栅微结构,结果显示光栅槽深为40 nm,占空比为0.45。同步辐射在线波长扫描测试结果表明,镀铝光栅效率明显高于镀金光栅,获得的实验结果与理论计算结果基本符合。镀金光栅已替代进口光栅在线使用3 年,其寿命大大超过复制光栅,基本满足了燃烧实验站的实验研究需求。     

Development of a simple system for the simultaneous measurement of pitch, yaw and roll angular errors of a linear stage

A simple measurement system has been developed and implemented for the simultaneous measurement of pitch, yaw and roll of the moving axes of a linear stage. This developed system is based on the principle of the diffractive theorem and optical triangulation. It is composed of a laser source, two quadrant detectors and a diffracting grating. The diffraction grating mounted on the moving axes of a stage reflects an incident laser beam into several diffractive rays and two quadrant detectors are set up for detecting the position of ±1st-order diffraction rays. When the diffraction grating moves, the locations where the diffractive beams are generated change and also the positions of the spots on two quadrant detectors. According to the relationship between the three angular motions of a moving stage and the output coordinates of two quadrant detectors, an inverse algorithm is used to solve these pitch, yaw and roll angular errors through a kinematic analysis .     

变耦型时栅传感器及测头姿态对测量误差的影响

根据时栅传感器的测量原理,提出一种采用高频时钟脉冲作为测量基准的变耦型时栅位移传感器以提高位移测量的精度。该传感器通过改变激励线圈和感应线圈的耦合状态输出感应位移变化的行波信号来实现精密位移测量。进行了建模和仿真,研究了不同测头姿态下传感器的位移误差特性,并对其进行了谐波分析,得到了不同测头姿态对位移测量误差各次谐波的影响规律。根据传感器模型制作了传感器并开展了验证实验。仿真和实验结果均表明:不同测头姿态对位移测量误差的影响主要体现在对测量误差的1次、2次和4次谐波上,且俯仰姿态引入的附加误差最大,其余测头姿态下引入的位移测量附加误差均较小。若保证较佳的测头姿态,传感器在定尺和动测头间气隙厚度为0.3mm时的原始误差约为±18μm。实验分析结果与仿真结果基本一致。     

本振功率对空间平衡探测器相干探测灵敏度的影响

为了探寻空间相干光通信中本振功率与相干探测灵敏度间的关系,建立了本振光功率变化对相干探测灵敏度影响的数学模型,仿真分析了不同参数状态下本振功率对相干探测灵敏度的影响。采用自研开发的高速大面积空间耦合平衡探测器搭建了相干探测灵敏度测试实验系统,并就本振功率对探测灵敏度的影响进行了实验验证。实验结果表明:相干探测系统中,两光电管不可能完全匹配,探测灵敏度始终受到本振强度噪声的影响,在探测器环境参数一定时,存在最佳本振光功率值使得相干探测灵敏度取最大值。在误码率为10-12、通信速率为5Gb/s的条件下,相干探测灵敏度测试的最大值为-40.16dBm,此时对应的本振光功率为9dBm,与理论极限值基本一致。该模型对提高相干探测系统的探测灵敏度具有指导意义。