CN106989832A - 用于窄带滤光器不同视场波长漂移的测量装置和改正方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例涉及一种用于窄带滤光器不同视场波长漂移的测量装置和改正方法，该方法包括：将定标光源和扩散片切入窄带滤光器所在的光路；通过所述窄带滤光器扫描所述定标光源的光谱；根据所述定标光源的光谱确定所述窄带滤光器在不同视场下的波长漂移；将所述定标光源和扩散片移出所述光路；通过所述窄带滤光器扫描观测目标的光谱；根据所述窄带滤光器在不同视场下的波长漂移校准所述观测目标的光谱，得到所述观测目标的真实光谱和速度场信息。本发明实施例可用于天地基的小口径大视场的太阳观测，如全日面光球色球像，也可用于天地基的日冕仪观测，最终实现精确的波长和速度场本底标定，还可用于基于窄带滤光器的小口径大视场的对地遥感观测。

Description

用于窄带滤光器不同视场波长漂移的测量装置和改正方法

技术领域

本发明涉及遥感成像领域，包括对地或天文目标的遥感成像，尤其涉及一种用于窄带滤光器不同视场波长漂移的测量装置和改正方法。

背景技术

在遥感观测领域，如空间对地观测或空间、地基的天文观测，经常用窄带滤光器在某条吸收线或发射线开展窄带成像观测，以得到观测目标更为丰富的信息。比如太阳观测中，可见光波段连续谱均形成在光球，若想实现太阳高层大气如色球的观测，只能在色球吸收线的线心附近观测。

绝大多数窄带滤光器如窄带的干涉滤光片、Lyot滤光器、法布里－珀罗等都是基于干涉原理实现窄带滤光。此类器件在使用时遇到的一个问题就是不同方向的光线在透过窄带滤光器后的仪器轮廓峰值不同。例如，在太阳观测中，滤光器要么放在准直光路，要么放在远心光路。在准直光路中，探测器接收的不同视场的信息经过窄带滤光器的光程并不相同，这会造成不同视场的滤光器透过峰值位置不同，一般称为不同视场的波长漂移。对于远心光路，尽管不同视场经过滤光器的角度一样，理论上不存在不同视场的波长漂移，实际上受光学表面加工精度的影响，整个光路内存在波长漂移。

窄带滤光器引起的波长漂移对观测数据的波长定标十分重要，因为波长定标不准会导致由波长信息推导的物理参数如速度场精度不高。对于小视场大口径的太阳观测，因观测视场较小，一般选择日面中心的宁静区，随机晃动望远镜，多帧叠加后得到均匀的不同视场波长一致的定标数据，用于推算窄带滤光器不同视场引起的波长漂移。

但是对于大口径小视场的太阳观测，如全日面光球或色球、日冕观测，无法推算窄带滤光器不同视场引起的波长漂移。

发明内容

本发明实施例提供一种用于窄带滤光器不同视场波长漂移的测量装置和改正方法，可以用于天地基的小口径大视场的太阳观测，如全日面光球色球像，也可以用于天地基的日冕仪观测，最终实现精确的波长和速度场本底标定，还可用于基于窄带滤光器的小口径大视场的对地遥感观测。

第一方面，本发明实施例提供了一种用于窄带滤光器不同视场波长漂移的改正方法，该方法包括：将定标光源和扩散片切入窄带滤光器所在的光路，其中，所述定标光源用于生成与所述窄带滤光器的观测谱线一致的光谱，所述扩散片用于将所述定标光源自身的空间特征平滑，得到具有发射角的均匀的面光源，以及减少所述定标光源自身速度引起的波长漂移；通过所述窄带滤光器扫描所述定标光源的光谱；根据所述定标光源的光谱确定所述窄带滤光器在不同视场下的波长漂移；将所述定标光源和扩散片移出所述光路；通过所述窄带滤光器扫描观测目标的光谱；根据所述窄带滤光器在不同视场下的波长漂移校准所述观测目标的光谱，得到所述观测目标的真实光谱和速度场信息，其中，所述观测目标的真实光谱为改正所述扫描观测目标光谱的波长漂移后的光谱。

在一个可能的实施例中，所述根据所述定标光源的光谱确定所述窄带滤光器在不同视场下的波长漂移，包括：通过探测器接收所述定标光源的光谱；对所述探测器的每个探测点得到的所述定标光源的光谱通过高斯轮廓或内插方法进行拟合，得到所述每个探测点对应的所述定标光源光谱的线心位置；根据所述定标光源光谱的线心位置确定所述窄带滤光器在不同视场下的波长漂移。

在一个可能的实施例中，所述根据所述窄带滤光器在不同视场下的波长漂移校准所述观测目标的光谱，得到所述观测目标的真实光谱和速度场信息，包括：通过所述探测器接收所述观测目标的光谱；对所述探测器的每个探测点得到的所述观测目标的光谱通过高斯轮廓或内插方法进行拟合，得到所述每个探测点对应的所述观测目标光谱的线心位置；在所述每个探测点得到的所述观测目标光谱的线心位置的基础上，减去所述窄带滤光器在不同视场下的波长漂移，得到所述观测目标的真实光谱和速度场信息。

在一个可能的实施例中，所述高斯轮廓拟合通过如下公式实现：

其中，y(λ)为高斯轮廓函数，a为高斯曲线的峰高，λ_c为高斯曲线的峰位置，b为高斯曲线的半宽高，c为常数项，所述峰位置λ_c代表所述定标光源光谱或所述观测目标光谱谱线线心的位置。

第二方面，本发明实施例提供了一种用于窄带滤光器不同视场波长漂移的测量装置，该包括：定标光源、扩散片、望远系统、窄带滤光器、探测器以及数据采集和处理系统。所述定标光源，用于生成与所述窄带滤光器的观测谱线一致的光谱；所述扩散片，用于将所述定标光源自身的空间特征平滑，得到具有发射角的均匀的面光源，以及减少所述定标光源自身速度引起的波长漂移；所述望远系统和所述窄带滤光器，用于扫描所述定标光源或观测目标光谱；所述探测器，用于接收所述定标光源或所述观测目标的光谱；所述数据采集和处理系统，用于采集所述探测器的每个探测点的数据，以及根据所述定标光源的光谱确定所述窄带滤光器在不同视场下的波长漂移，并根据所述窄带滤光器在不同视场下的波长漂移校准所述观测目标的光谱，得到所述观测目标的真实光谱和速度场信息，其中，所述观测目标的真实光谱为改正所述扫描观测目标光谱的波长漂移后的光谱。

在一个可能的实施例中，所述定标光源为人造光源或天然光源，其中，所述人造光源为可调谐激光器、定标汞灯中的至少一种；所述天然光源为太阳上的多个吸收谱或发射谱中的至少一种。

在一个可能的实施例中，所述扩散片为透射式或反射式扩散片中的一种，所述扩散片具体为大角度的乳白玻璃、毛玻璃、小角度的全息或工程散射片中的至少一种。

在一个可能的实施例中，所述窄带滤光器为Lyot双折射滤光器、法布里－珀罗滤光器或可调谐的干涉滤光片中的一种。

在一个可能的实施例中，该装置还包括：消杂散光光阑，所述消杂散光光阑用于将所述扩散片引入的额外杂散光减少，提高所述窄带滤光器不同视场波长漂移的测量精度。

基于上述技术方案，本发明实施例提供的用于窄带滤光器不同视场波长漂移的测量装置和改正方法，针对小口径大视场的窄带成像遥感观测，通过扩散片将定标光源(天然或人工发射或吸收线光源)扩散，消除定标光源空间强度、空间速度场的光谱不均匀性，扩散光经望远系统和窄带滤光器系统后照亮整个探测器靶面，通过消杂散光光阑将引入扩散片后引入的额外杂散光消除到最小程度，通过窄带滤光器的波长调节装置扫描扩散光的谱线轮廓，然后通过内插或高斯拟合的方法拟合出探测器不同视场处的真实线心位置，最终得到滤光器在不同视场处的波长漂移。该发明涉及的扩散片可以为透射式的，也可以为反射式的；扩散片可以为乳白玻璃、毛玻璃、也可以为全息或工程散射片。

本发明实施例提供的测量和处理方法简便易行，可广泛用于法布里－珀罗、Lyot类型的窄带滤光器不同视场的波长漂移测量，对基于窄带成像观测设备的高精度波长定标和速度场测量具有十分重要的意义。本发明既可以用于地面窄带成像观测的常规定标装置，精心设计后也可以用于空间窄带成像观测的星上定标装置。不仅可以用于小口径大视场的太阳观测，如全日面光球色球像，也可以用于日冕仪窄带观测不同视场的波长漂移，最终实现精确的波长和速度场本底标定。此外，本发明也可用于改正扫描成像光谱仪(如光栅光谱仪)引起的波长漂移，实现精确的波长和速度场标定。

附图说明

图1为本发明实施例提供的用于窄带滤光器不同视场波长漂移的测量装置结构示意图；

图2为本发明实施例提供的用于窄带滤光器不同视场波长漂移的改正方法流程示意图；

图3为本发明实施例提供的测量装置扫描的两维光谱图；

图4为本发明实施例提供的不同视场窄带滤光器波长漂移的分布示意图；

图5为本发明实施例提供的原始测量的全日面速度场示意图；

图6为本发明实施例提供的改正波长漂移后的全日面速度场示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为便于对本发明实施例的理解，下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

图1为本发明实施例提供的一种用于窄带滤光器不同视场波长漂移的测量装置结构示意图。如图1所示，该实施例提供的装置包括：定标光源110、扩散片120、望远系统130、消杂散光光阑140、窄带滤光器150、探测器160、数据采集和处理系统170。

如图1所示，该测量装置又可称为定标装置，用于标定窄带滤光器在不同视场下的波长漂移。

其中，窄带滤光器150可以为窄带可调谐滤光器。

该装置各部分的作用介绍如下：

定标光源110的作用在于生成和窄带滤光器常规观测所有谱线一致的光谱。定标光源可以为人造光源，如可调谐激光器、定标汞灯等；也可以为天然光源，如太阳上存在许多吸收谱和发射谱。

扩散片120的作用在于将定标光源自身的空间特征平滑掉，得到具有一定发射角的较为均匀的面光源。扩散片的另外一个作用在于模糊天然定标光源自身速度引起的波长漂移，如太阳本身存在速度场，经过扩散片后，扩散光源所形成的视场内可以消除太阳速度场导致的波长漂移。为保证在观测视场内扩散后的定标光源亮度和观测目标的亮度尽可能一致，扩散片可选择的类型为大角度的乳白玻璃、毛玻璃；小角度的全息或工程散射片。扩散片的类型可以为透射式的，也可以为反射式的。

望远系统130的作用是将观测目标放大后成像在探测器上，放大率和望远系统的焦比有关。

消杂散光光阑140的作用在于将扩散片120引入的额外杂散光减少到最小程度，提高窄带滤光器150不同视场波长漂移的测量精度。

窄带滤光器150的作用是在极窄的光谱范围内观测观测目标的信息，滤光器透过带半宽一般小于观测目标的谱线半宽，可以为Lyot双折射滤光器、法布里－珀罗滤光器，也可以为可调谐的干涉滤光片。如太阳色球常用谱线半宽达几常用的窄带滤光器透过带半宽小于可调谐的原因是实现波长扫描，便于通过高斯拟合或内插的方法计算谱线线心，从而推算波长漂移。

探测器160的作用在于接收经望远系统130和窄带滤光器150后成的图像，可以为电荷耦合器件(Charge-Coupled Device，CCD)或互补金属氧化物半导体器件(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)相机。

数据采集和处理系统170的作用在于控制窄带滤光器150的波长扫描、记录存储波长扫描数据并进行数据预处理。

具体地，望远系统130和窄带滤光器150用于扫描定标光源110或观测目标110′光谱；探测器160用于接收定标光源110或所述观测目标110′的光谱。其中，观测目标110′为待观测的目标，可先通过定标光源的光谱确定窄带滤光器在不同视场的波长漂移，再对扫描得到的观测目标110′的光谱进行校准，得到观测目标110′真实的光谱和速度场信息。

具体地，数据采集和处理系统170用于采集所述探测器的每个探测点的数据，以及根据定标光源的光谱确定窄带滤光器在不同视场下的波长漂移，并根据窄带滤光器在不同视场下的波长漂移校准所述观测目标的光谱，得到观测目标的真实光谱和速度场信息，其中，观测目标的真实光谱为改正所述扫描观测目标光谱的波长漂移后的光谱。

本发明实施例提供的用于窄带滤光器不同视场波长漂移的测量装置，通过扩散片将定标光源(天然或人工发射或吸收线光源)扩散，消除定标光源空间强度、空间速度场的光谱不均匀性，扩散光经望远系统和窄带滤光器系统后照亮整个探测器靶面，通过消杂散光光阑将引入扩散片后引入的额外杂散光消除到最小程度，通过窄带滤光器的波长调节装置扫描扩散光的谱线轮廓，然后通过内插或高斯拟合的方法拟合出探测器不同视场处的真实线心位置，最终得到窄带滤光器在不同视场处的波长漂移。

图2为本发明实施例提供的一种用于窄带滤光器不同视场波长漂移的改正方法流程示意图。如图2所示，包括步骤S201-步骤S206。

在步骤S201，将定标光源和扩散片切入窄带滤光器所在的光路。

其中，所述定标光源用于生成与所述窄带滤光器的观测谱线一致的光谱，所述扩散片用于将所述定标光源自身的空间特征平滑，得到具有发射角的均匀的面光源，以及减少所述定标光源自身速度引起的波长漂移。

在步骤S202，通过所述窄带滤光器扫描所述定标光源的光谱。

在步骤S203，根据所述定标光源的光谱确定所述窄带滤光器在不同视场下的波长漂移。

具体地，通过探测器接收所述定标光源的光谱；对所述探测器的每个探测点得到的所述定标光源的光谱通过高斯轮廓或内插方法进行拟合，得到所述每个探测点对应的所述定标光源光谱的线心位置；根据所述定标光源光谱的线心位置确定所述窄带滤光器在不同视场下的波长漂移。

在步骤S204，将所述定标光源和扩散片移出所述光路。

在步骤S205，通过所述窄带滤光器扫描观测目标的光谱。

在步骤S206，根据所述窄带滤光器在不同视场下的波长漂移校准所述观测目标的光谱，得到所述观测目标的真实光谱和速度场信息。

其中，所述观测目标的真实光谱为改正所述扫描观测目标光谱的波长漂移后的光谱。

具体地，通过探测器接收所述观测目标的光谱；对所述探测器的每个探测点得到的所述观测目标的光谱通过高斯轮廓或内插方法进行拟合，得到所述每个探测点对应的所述观测目标光谱的线心位置；在所述每个探测点得到的所述观测目标光谱的线心位置的基础上，减去所述窄带滤光器在不同视场下的波长漂移，得到所述观测目标的真实光谱和速度场信息。

具体地，上述高斯轮廓拟合通过如下公式实现：

其中，y(λ)为高斯轮廓函数，a为高斯曲线的峰高，λ_c为高斯曲线的峰位置，b为高斯曲线的半宽高，c为常数项，所述峰位置λ_c代表所述定标光源光谱或所述观测目标光谱谱线线心的位置。

在可选的实施例中，可将本发明实施例提供的用于窄带滤光器不同视场波长漂移的改正方法划分为如下两部分：

第一部分，定标观测测量不同视场窄带滤光器的波长漂移：

1)将定标光源和扩散片切入光路。

2)开启窄带滤光器的波长扫描模式，扫描定标光源的光谱。

3)对探测器每个点得到的扫描光谱用高斯轮廓进行拟合或用内插方法，计算扫描光谱的线心位置，最终得到不同视场窄带滤光器的波长漂移。用到的高斯拟合函数如下，对于吸收线，可以将其取符号后加上最小值转换成高斯轮廓，拟合后再逆变换回吸收线轮廓，如公式(1)，其中公式(1)峰位置λ_c代表的就是(定标光源的)观测谱线线心的位置。

第二部分，改正常规观测光谱或速度场中滤光器引起的波长漂移，得到观测目标真实的光谱和速度场：

1)将定标光源和扩散片移出光路，开启常规观测模式。

2)开启窄带滤光器的波长扫描模式，扫描观测目标的光谱。

3)对探测器每个点得到的扫描光谱用高斯轮廓进行拟合或用内插方法，计算扫描光谱的线心位置，得到观测视场观测目标的线心位置。

4)减去第一部分中得到的不同视场窄带滤光器的波长漂移，得到观测视场内观测目标真实的光谱和速度场信息。

相应地，图3为本发明实施例提供的测量装置扫描的两维光谱图。图3中右下角的子图表示图中心位置的光谱轮廓(星号点)，实线代表对观测光谱轮廓的高斯拟合，竖线给出拟合的线心位置。

在一种可能的实施例中，以中国科学院怀柔太阳观测基地运行的全日面磁场望远镜为例详细说明本装置的使用方法。

具体地，全日面磁场望远镜的基本参数为：10cm口径，有效焦距0.77m，配置半宽的双折射滤光器，可以在532.4nm处观测太阳窄带光球单色像和矢量磁场，探测器像元数992×992，观测视场33′，常规观测偏振参量Stokes I V,Q,U的谱线位置为偏离线心为避免引起不同视场的波长漂移，窄带滤光器放在远心光路中，从下面的分析可以看出，因各种原因，仍然存在波长漂移，且对观测影响很大。此处我们仅仅以Stoeks I为例，通过扫描的Stokes I轮廓我们可以得到全日面的速度场。

第一部分，通过定标观测测量不同视场窄带滤光器的波长漂移：

将定标光源和扩散片切入光路(望远镜前)，此时定标光源为太阳，为保证常规观测和定标观测曝光时间相差不大，观测视场33′(≈0.5°)，扩散片选择1°的全息扩散片，此时在观测视场内光强衰减约1/10。

开启窄带滤光器的波长扫描模式，扫描范围仪器设定的线心0到扫描间隔共16帧。图3是扫描的不同波长处的二维光强图，图3中可见越靠近线心，强度越弱。

对于二维图像上的一个像元，由扫描观测均得到一个光谱轮廓，光谱分辨率和扫描间隔对应，此时是因光谱分辨率有限，我们利用高斯函数(或内插)的方法对观测轮廓进行了拟合，根据拟合结果，可以得到线心的真实位置。上述方法的结果见图3右下方子图，图中光谱轮廓对应空间位置为二维图像的中心点，观测轮廓见星号点，实线代表高斯函数拟合的轮廓，实竖线代表有高斯拟合函数得到的谱线线心位置，此处的值为由上述结果可知，设定的线心并不准确，真实的线心位置在左右。

利用上述方法对二维图像上的每个像元均做高斯拟合，可以得到扫描谱线的线心分布图，结果见图4。图4为不同视场窄带滤光器波长漂移的分布图，其中，最小值最大值真实线心位置左右。图中黑色区域为光阑位置，强度为零，没有参与高斯拟合过程。图中可以清晰的看出不同视场的光束经窄带滤光器后引起的波长漂移，对于33′的观测视场，拟合的线心范围为0.1到不同视场的波长偏移最大相差约

第二部分，常规观测测量太阳速度场：

望远镜对准观测目标，此时观测目标为太阳，开启窄带滤光器的波长扫描模式，扫描范围仪器设定的线心0到扫描间隔利用和上述同样的计算方法，可以计算出观测目标太阳本身的波长漂移和仪器本身引起的波长漂移。因此时的计算重点在于计算速度场，所以我们将波长漂移换算到速度场，换算公式为：v＝Δλ×2.9979×10⁸/5324，此时的波长单位速度单位m/s。计算的速度场分布见图5，图5为原始测量的全日面速度场，速度场分布区间为-3km/s到3km/s，太阳本身的速度场在东西边缘最大为2km/s。这也说明常规观测测量的速度场中夹杂这不同视场窄带滤光器自身引起的波长漂移，对比图5和图4也可以发现你，二者的分布有类似之处，这些相似之处正是不同视场窄带滤光器自身引起的波长漂移。

第三部分，扣除不同视场窄带滤光器的波长漂移得到真实的太阳速度场：

因常规观测得到的速度场中包含不同视场窄带滤光器自身引起的波长漂移。如果我们将常规观测得到的图5结果减去定标观测得到的图4结果，就可以扣除不同视场窄带滤光器的波长漂移得到真实的太阳速度场。改正结果见图6。图6为改正后的全日面速度场，其中，色表最小值：-1.5km/s，最大值2km/s。由图6可见太阳沿东西方向(横轴方向)速度场的变化，在东边缘太阳自转引起的蓝移最大(左侧)，速度场为负，接近1.7km/s，(部分东边缘没有在观测视场内，所以速度场偏小)；在日面西边缘太阳自转引起的红移最大，速度场为正，对应约2km/s，和我们迄今认识的太阳速度场结果基本一致。证实了我们基于1°的高斯扩散片改正不同视场滤光器波长漂移的有效性。

本领域技术人员应该可以意识到，在上述一个或多个示例中，本申请所描述的功能可以用硬件、软件、固件或它们的任意组合来实现。当使用软件实现时，可以将这些功能存储在计算机可读介质中或者作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码进行传输。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，其中通信介质包括便于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。存储介质可以是通用或专用计算机能够存取的任何可用介质。

最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本申请进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本申请的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本申请技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本申请的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种用于窄带滤光器不同视场波长漂移的改正方法，其特征在于，所述方法包括：

将定标光源和扩散片切入窄带滤光器所在的光路，其中，所述定标光源用于生成与所述窄带滤光器的观测谱线一致的光谱，所述扩散片用于将所述定标光源自身的空间特征平滑，得到具有发射角的均匀的面光源，以及减少所述定标光源自身速度引起的波长漂移；

通过所述窄带滤光器扫描所述定标光源的光谱；

根据所述定标光源的光谱确定所述窄带滤光器在不同视场下的波长漂移；

将所述定标光源和扩散片移出所述光路；

通过所述窄带滤光器扫描观测目标的光谱；

根据所述窄带滤光器在不同视场下的波长漂移校准所述观测目标的光谱，得到所述观测目标的真实光谱和速度场信息，其中，所述观测目标的真实光谱为改正所述扫描观测目标光谱的波长漂移后的光谱。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述定标光源的光谱确定所述窄带滤光器在不同视场下的波长漂移，包括：

通过探测器接收所述定标光源的光谱；

对所述探测器的每个探测点得到的所述定标光源的光谱通过高斯轮廓或内插方法进行拟合，得到所述每个探测点对应的所述定标光源光谱的线心位置；

根据所述定标光源光谱的线心位置确定所述窄带滤光器在不同视场下的波长漂移。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述窄带滤光器在不同视场下的波长漂移校准所述观测目标的光谱，得到所述观测目标的真实光谱和速度场信息，包括：

通过所述探测器接收所述观测目标的光谱；

对所述探测器的每个探测点得到的所述观测目标的光谱通过高斯轮廓或内插方法进行拟合，得到所述每个探测点对应的所述观测目标光谱的线心位置；

在所述每个探测点得到的所述观测目标光谱的线心位置的基础上，减去所述窄带滤光器在不同视场下的波长漂移，得到所述观测目标的真实光谱和速度场信息。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述高斯轮廓拟合通过如下公式实现：

$y\left(\mathrm{\λ}\right)=a\·\exp (-\frac{{(\mathrm{\λ}-{\mathrm{\λ}}_c)}^2}{b})+c$

其中，y(λ)为高斯轮廓函数，a为高斯曲线的峰高，λ_c为高斯曲线的峰位置，b为高斯曲线的半宽高，c为常数项，所述峰位置λ_c代表所述定标光源光谱或所述观测目标光谱谱线线心的位置。

5.一种用于窄带滤光器不同视场波长漂移的测量装置，其特征在于，包括：定标光源、扩散片、望远系统、窄带滤光器、探测器以及数据采集和处理系统；

所述定标光源，用于生成与所述窄带滤光器的观测谱线一致的光谱；

所述扩散片，用于将所述定标光源自身的空间特征平滑，得到具有发射角的均匀的面光源，以及减少所述定标光源自身速度引起的波长漂移；

所述望远系统和所述窄带滤光器，用于扫描所述定标光源或观测目标光谱；

所述探测器，用于接收所述定标光源或所述观测目标的光谱；

所述数据采集和处理系统，用于采集所述探测器的每个探测点的数据，以及根据所述定标光源的光谱确定所述窄带滤光器在不同视场下的波长漂移，并根据所述窄带滤光器在不同视场下的波长漂移校准所述观测目标的光谱，得到所述观测目标的真实光谱和速度场信息，其中，所述观测目标的真实光谱为改正所述扫描观测目标光谱的波长漂移后的光谱。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述定标光源为人造光源或天然光源，其中，所述人造光源为可调谐激光器、定标汞灯中的至少一种；所述天然光源为太阳上的多个吸收谱或发射谱中的至少一种。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述扩散片为透射式或反射式扩散片中的一种，所述扩散片具体为大角度的乳白玻璃、毛玻璃、小角度的全息或工程散射片中的至少一种。

8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述窄带滤光器为Lyot双折射滤光器、法布里－珀罗滤光器或可调谐的干涉滤光片中的一种。

9.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：消杂散光光阑，所述消杂散光光阑用于将所述扩散片引入的额外杂散光减少，提高所述窄带滤光器不同视场波长漂移的测量精度。