利用恒星实时测量整层大气透过率的方法和仪器

摘要

本发明公开了一种利用恒星辐射实时测量整层大气透过率的方法和仪器，利用望远镜跟踪某天区内的恒星，在望远镜的目镜后设置350－700nm不同波段的滤光片，恒星辐射经望远镜收集，分别经过不同波段的滤光片滤光后，光线聚焦输出到增强CCD上，增强CCD先将光线强度信号放大后再转换为电信号，经采集卡采集图像信号，图像信号采集后以二进制数值保存在计算机中，该数值作为大气透过率计算的基本数据；晚上在地面上在任何时刻测量的恒星辐射强度就可以得到整层大气的垂直透过率Tv (λ)或对应恒星方向的斜程大气透过率T(λ)：(见上面)。本发明首次实现了晚上利用恒星的弱辐射，采用像增强器+CCD(ICCD)探测技术和恒星漫游技术能实时测量某天区的大气透过率。精度基本达到小于10％的指标要求。

说明书

技术领域

本发明属于一种光学测量领域，具体是利用恒星实时测量整层大气透过率的方法。

背景技术

整层大气透过率是反映大气光学特性的一个重要参数，在大气辐射、地球资源遥感、环境监测、空间目标监测等应用中具有重要的参考价值。在已知大气吸收气体含量、气溶胶光学特性和空间分布特性的情况下，可以利用大气辐射传输软件(如MODTRAN)模拟计算大气透过率。但是在实际应用中，实时获得吸收气体和气溶胶的空间分布是很困难的。因此需要建立测量系统对整层大气透过率进行直接测量。目前整层大气透过率的测量技术主要针对白天，以太阳作为光源进行测量。但如何在夜间实时测量整层大气透过率，从各方面文献中均未见报道。

发明内容

本发明提出了一种利用恒星辐射测量整层大气透过率的方法和仪器，实现晚上对恒星进行分波段辐射值的测量，使用Langley-plot方法对仪器进行标定，计算整层大气透过率。

本发明的技术方案如下：

利用恒星实时测量整层大气透过率的方法，其特征在于：

(1)、利用望远镜跟踪某天区内的恒星，在望远镜的目镜后设置350nm-700nm不同波段的滤光片，恒星辐射经望远镜收集，分别经过不同波段的滤光片滤光后，光线聚焦输出到增强CCD上，增强CCD先将光强信号放大后转换为电信号，再经图像采集卡采集将该电信号转换为二进制数值保存在计算机中，该数值作为大气透过率计算的原始数据；

(2)、图像数据测量系统的响应常数C(λ)：

C(λ)＝V₀(λ)/I₀(λ)    (1)

其中，C(λ)为测量系统的响应常数，I₀(λ)为该恒星的大气层外的星光光谱强度；lnV₀(λ)为测量系统测量得到的在大气层外的星光辐射对应的测量值；知道I₀(λ)、V₀(λ)就可以计算出C(λ)，不同的λ对应不同的C(λ)；

测量整层透过率时，知道该恒星的天外光谱I₀(λ)，测量系统的响应常数C(λ)，就能得到该测量系统在大气层顶处的该恒星的辐射强度测量值：

V₀(λ)＝I₀(λ)C(λ)    (2)

这样，晚上在地面观测点在任何时刻测量的恒星辐射强度测量值V(λ)就可以得到穿过整层大气的垂直透过率T_v(λ)或对应恒星方向的斜程大气透过率T(λ)：