红外宽光谱辐射定标系统研制及应用

摘要

本文主要研究红外宽光谱辐射定标系统及其应用，以建立溯源至低温绝对辐射计的标准传递链，提高红外光谱辐射的测量精度和红外标准传递探测器光谱响应率的绝对定标精度。
　　 本文提出了红外标准传递探测器光谱响应率的定标方案并研制了1μm-3μm的红外宽光谱辐射定标系统。首先在红外宽光谱辐射定标系统上利用一个平响应的腔式热电堆探测器作为参考探测器，通过比对方法测量待定标红外探测器的连续相对光谱响应率；其次利用低温辐射计和激光器在多个单立波长上进行待定标红外探测器绝对光谱响应率测量。最终通过计算获得待定标红外探测器在其宽波段范围内的绝对光谱响应率。在系统的研制过程中，通过采用高效率的单色仪照明系统、低像差的离轴抛物面反射光路、高精密的机械调整装置和定位装置、有效的光源水冷系统，有效的提高了系统的光通量、稳定性和可重复性。
　　 根据定标方案，测量了TS-76探测器的绝对光谱响应率和探测器的空间均匀性、线性、长期稳定性等不确定项。依据测量方程，本文对光谱响应率测量中的不确定度项进行了分析和评估，其中包括来源于测量方程的直接不确定度，以及探测器的线性、空间均匀性、长期稳定性，单色仪波长准确度等间接不确定度。分析结果表明，TS-76探测器光谱响应率定标的联合不确定度小于1％。
　　 测量结果表明红外宽光谱辐射定标系统具有波段宽、精度高、稳定性好和使用方便等特点，为实现高精度的红外标准传递提供了有效和可行的技术手段。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章红外辐射定标概述

第一节红外遥感概述

第二节红外辐射定标的意义与作用

第三节红外辐射定标的发展

3.1红外辐射定标方法

3.2红外辐射定标国内外研究进展

第四节红外宽光谱辐射定标系统

4.1 NIST的光谱比较系统

4.2总结

第五节本论文主要内容

第二章红外辐射定标系统设计和实现

第一节红外宽光谱辐射定标系统光学设计

1.1光源的选择

1.2单色仪

1.3入射光路和出射光路

1.4红外宽光谱辐射定标系统结构

第二节红外宽光谱辐射定标系统相关部件介绍

2.1相关仪器介绍

2.2调整装置介绍

笫三节红外宽光谱辐射定标比较系统的优化

3.1光传输损耗优化

3.2光源散热性能优化

第三章红外辐射定标实验

第一节测量原理

1.1测量方程

1.2替代法

1.3在红外宽光谱辐射定标系统中的应用

第二节实验光路的搭建和调整

2.1离轴抛物面反射镜系统调整

2.2单色仪出射狭缝位置调整

2.3光源调整

2.4探测器位置调整

第三节光谱响应率测量

3.1标准探测器

3.2待定标探测器光谱响应率测量

第四节光源稳定性和探测器性能测量

4.1光源稳定性测量

4.2线性测量

4.3探测器稳定性测量

4.4空间均匀性测量

第四章数据处理及实验结果分析

第一节测量不确定度评估及表述规范

第二节光谱响应率测量中的不确定度分析

2.1不确定度项

2.2间接不确定度

第三节测量结果及不确定度计算

3.1 TS-76探测器绝对光谱响应率

3.2不确定度计算

第五章总结和进一步工作的考虑

第一节总结

1.1本人完成的工作

1.2论文的学术价值和意义

第二节下一步工作的考虑

参考文献

文章及专利目录

致谢