400—1000nm波段基于探測(cè)器的絕對(duì)光譜輻照度定標(biāo)方法研究.pdf

1、本文旨在利用近年發(fā)展起來(lái)的標(biāo)準(zhǔn)探測(cè)器技術(shù)，實(shí)現(xiàn)可溯源到低溫輻射計(jì)的光譜輻照度絕對(duì)定標(biāo)，有效縮短標(biāo)準(zhǔn)傳遞鏈，提高光譜輻照度的絕對(duì)測(cè)量精度。首先提出了以標(biāo)準(zhǔn)傳遞探測(cè)器為基礎(chǔ)的光譜輻照度絕對(duì)定標(biāo)方案。采用可溯源到低溫輻射計(jì)的陷阱式光功率探測(cè)器作為絕對(duì)量值的基準(zhǔn)，以保證輻射功率精度。為準(zhǔn)確測(cè)量探測(cè)器的絕對(duì)光譜響應(yīng)率和濾光片光譜透過(guò)率，設(shè)計(jì)和研制了寬光譜比較系統(tǒng)，其優(yōu)點(diǎn)是可以獨(dú)立地評(píng)價(jià)十幾種影響測(cè)量精度的不確定性因素。為了將離散波長(zhǎng)輻照度擬合出連

2、續(xù)光譜輻照度，發(fā)展了多次光譜迭代法。論文最后分析了整套方案各部分不確定性因素并對(duì)其進(jìn)行評(píng)估。
　　 本文討論、測(cè)量、分析了寬光譜比較系統(tǒng)各項(xiàng)不確定度，包括系統(tǒng)線性、雜散光、穩(wěn)定性等等。其中干涉濾光片光譜透過(guò)率最難準(zhǔn)確測(cè)量，需要考慮的因素較多，因此在光路設(shè)計(jì)時(shí)：(1)采用單光路結(jié)構(gòu)避免分束鏡帶來(lái)的分束比誤差；(2)采用大面積離軸拋物面鏡對(duì)定標(biāo)光束精密整形，形成更加均勻的光斑，而且可以減小系統(tǒng)雜散光；(3)采用模塊化的光學(xué)設(shè)計(jì)，有利

3、于相對(duì)獨(dú)立和更加準(zhǔn)確地分析系統(tǒng)多種不確定性因素的來(lái)源和影響；(4)系統(tǒng)全部自動(dòng)化設(shè)計(jì)，防止人為操作帶來(lái)的測(cè)量誤差，等等。這些措施主要保證系統(tǒng)測(cè)量的準(zhǔn)確性，同時(shí)兼顧穩(wěn)定性、易操作性和通用性。另外，系統(tǒng)采用可靠、成熟的機(jī)械設(shè)計(jì)，使得系統(tǒng)機(jī)械運(yùn)行、定位方面的不確定性因素分析變得相對(duì)獨(dú)立、簡(jiǎn)單。
　　 本研究將離散絕對(duì)輻照度擬合為連續(xù)絕對(duì)光譜輻照度，這也是絕對(duì)光譜輻照度定標(biāo)方案的重要環(huán)節(jié)。論文中采用了一種改進(jìn)的光譜迭代法，該算法以黑體輻

4、射作為物理模型，分別針對(duì)發(fā)射率和分布溫度進(jìn)行迭代，并采用嵌套迭代的方式保證三者在迭代過(guò)程中相互約束，在提高計(jì)算收斂速度的同時(shí)保證了擬合結(jié)果更加接近真實(shí)情況。另外在迭代過(guò)程中，理論光譜輻照度值與實(shí)測(cè)值進(jìn)行比對(duì)時(shí)，不再采用傳統(tǒng)的以某一波長(zhǎng)輻照度值替代整個(gè)帶寬內(nèi)輻照度積分值的方法進(jìn)行比對(duì)，而是以整個(gè)帶寬內(nèi)輻照度積分值與實(shí)測(cè)值進(jìn)行比對(duì)，有效的減小了擬合誤差。通過(guò)對(duì)測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)源輻照度值不確定度分析，合成不確定度優(yōu)于2％，與國(guó)家傳遞標(biāo)準(zhǔn)的差異小于二