太阳辐射计视场角有限步长扫描定标方法研究

摘要

太阳辐射计是研究气溶胶光学特性的重要地基遥感设备之一，其定标精度是气溶胶信息定量化的基础和前提，而视场角(Field Of View,FOV)是太阳辐射计的关键参数，在传递定标和室内积分球定标过程中发挥着重要作用。基于地基气溶胶观测网SONET(Sun/sky-radiometer Oberservation NETwork)，对其定标及仪器的关键参数FOV展开研究。
　　本文主要阐述SONET观测网仪器CE318的定标原理，推导各个通道定标系数计算公式，分析传递定标与立体角之间的关系以及立体角与视场角之间的转换关系。从理论和实验的归一化对比结果表明，光源与FOV的重叠面积与仪器响应之间具有一致性。针对FOV实际测量中存在的问题，深入研究仪器的光路结构，根据光路中各元件之间的关系，计算相关参数，建立光路模型，得到了仿真数据;对仿真数据和以激光为光源的扫描测量数据对比分析，结合实验测量数据，提出视场角计算的新方法。
　　基于以上理论分析与模拟仿真，设计传递定标实验和以675nm激光为光源的矩阵扫描实验，分别以间接测量和直接测量两种途径获取了近20台仪器的FOV。其中，通过传递定标方式获得的FOV，其相对精度范围在3.86％～5.78％，而以激光为光源的矩阵扫描测量获得的FOV，其取值范围在1.25°～1.31°，相对精度范围在1.29％～2.02％。此外，对近20台仪器2～3年传递定标的FOV均值和矩阵扫描测量的FOV均值进行比较，其相对误差最大不超过2.50％。虽然传递定标获得的FOV相对误差偏大，但在历史传递定标次数较多的情况下，通过平均可以得到相对准确的FOV，同时也说明矩阵扫描在新的计算方法下，其值具有相对较高的可信度。总体来说，三种方法各有优劣，可以相互验证、相互补充，以获得更加准确的仪器视场角参数。

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摘要

第一章 绪论

1．1．1 研究背景

1．1．2 研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 气溶胶观测网

1．2．2 仪器定标现状和FOV测量现状

1．3 研究主要内容及工作

第二章 SONET观测网仪器定标体系与FOV理论

2．1 CE318定标原理

2．1．1 太阳辐射计直射通道定标

2．1．2 太阳辐射计散射通道定标

2．1．3 太阳辐射计偏振通道定标

2．1．4 传递定标

2．2 FOV理论

2．3 FOV在定标中的作用

2．4 小结

第三章 CE318视场角测量方法及其光路模拟仿真

3．1 CE318仪器介绍

3．1．1 CE318的组成

3．1．2 CE318测量方式

3．2 CE318视场角测量方法及光路模型

3．2．1 CE318视场角测量方法

3．2．2 光路模型建立

3．3 小结

第四章 实验和结果分析

4．1．1 传递定标实验

4．1．2 以激光为光源的矩阵扫描实验

4．2 实验结果及分析

4．2．1 传递定标结果及分析

4．2．2 以激光为光源的矩阵扫描结果及分析

4．3 结果对比分析

4．4 小结

第五章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况