CN113295284A - 一种基于斩光片控温的多波段光谱辐射计及校准方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于斩光片控温的多波段光谱辐射计及校准方法，通过在光学斩光器的光学斩光片上喷涂高发射率材料，将光学斩光器金属外壳采用主动热控和被动热控处理后，控制光学斩光器温度对光学斩光片辐射加热形成温度稳定的内置定标黑体，相比在红外光谱辐射计中内置参考黑体辐射源方案，仪器结构简单，可减少仪器造价，解决多波段光谱辐射计的状态变化监测问题。
Description
技术领域
本发明属于多波段红外光谱辐射计技术领域，涉及一种基于斩光片控温的多波段光谱辐射计及校准方法。
背景技术
多波段红外光谱辐射计作为一种应用广泛的红外辐射测量分析仪器，能够获得目标的辐照度、辐亮度和光谱等信息。因此，红外辐射计被广泛应用于成像、跟踪、制导、侦查、预警、遥感、辐射测量等领域。例如，在导弹的研制开发过程中，需要红外辐射计对其红外光谱辐射进行准确测试，用以指导发动机及染料配比设计；在红外目标模拟器等红外模拟测试设备的校准与计量，目标背景与大气传输特性研究等，都需要用到红外辐射计来对其环境与目标的红外光谱辐射特性进行准确测定。
在红外波段，由于受到噪声以及背景辐射等其它因素的影响，红外辐射的测量不确定度要大于可见光波段的测量不确定度，因此为了减小这种影响、保证现场校准数据的准确和可靠，对光谱辐射计进行实时校准是非常有效的方法，通过在红外辐射计中内置参考黑体辐射源，用于补偿校准周围环境温度的漂移影响，实现对红外光谱辐射计的实时校准。
红外辐射计的高精度校准修正，目前主要有两种方法，一种是比对测量的方法，首先利用外置参考标准黑体对红外辐射计进行校准修正，然后再对被测目标进行测量，是基于短时间内红外辐射计的状态不变原理，利用标准黑体作为辐射标准；另外一种是通过在红外辐射计中内置参考黑体辐射源，先在实验室标定得到一套绝对红外辐射计，然后到现场完成测量，利用内置参考黑体辐射源实现对红外光谱辐射计的实时校准。国内外现有已研制成功的红外辐射计已经能够达到较高的测量精度，其功能比较强大，采用分光谱技术，能够对任意波长的辐照度进行测量，但是其往往造价很高，设备复杂，使用起来很不方便。最典型的SR-5000红外光谱辐射计，原理基于渐变滤光片(CVF)的高精度红外光谱辐射分光技术，并通过内置参考黑体辐射源，用于补偿校准周围环境温度的漂移影响，实现对红外光谱辐射计的实时校准。
现有技术中，红外光谱辐射计采用比对测量修正法虽然可以获得较高的测量精度，但是所需的装置较多，仪器体积大、结构复杂，重复定位精度要高，成本高，使用不方便，现场测量应用不方便；另外，在红外辐射计中内置参考黑体辐射源方案，红外辐射计造价普遍偏高，设备复杂，使用起来很不方便。
发明内容
本发明提出一种基于斩光片控温的多波段光谱辐射计设计，通过在光学斩光片上喷涂高发射率材料，将光学斩光器金属外壳采用主动热控和被动热控处理后，控制光学斩光器温度对光学斩光片辐射加热形成温度稳定的内置定标黑体，相比在红外辐射计中内置参考黑体辐射源方案，仪器结构简单，可减少仪器造价，解决多波段光谱辐射计的状态变化监测问题。
本发明的技术方案如下：一种基于斩光片控温的多波段光谱辐射计，包括：光学系统、探测器模块、电子学系统及内置辐射标定系统；所述光学系统，包括前置望远光学系统、目视瞄准系统及红外光路系统，用于接收被测目标输出的红外辐射信号；所述探测器模块，包括红外探测器、制冷系统和前置放大器，用于将红外辐射信号转换为电子学信号；所述电子学系统，包括光学斩光器、锁相放大器、微处理器、A/D转换器和串口通讯，分别用于微弱信号检测、放大、数据处理、模数转换和数据通讯；所述内置辐射定标系统，用于高精度温度控制和精细辐射定标，同时用于提供红外辐射参照标准。
上述中，所述前置望远光学系统，包括主镜和次镜，用于收集视场内待测目标红外辐射，采用卡式结构，所述主镜和次镜均设置镀金膜；所述目视瞄准系统，包括：45°反射镜和目镜；设置与前置望远光学系统共光轴，用于确定待测目标测试区域，将其设置于前置望远光学系统与电子学系统中的光学斩光器之间的光路中，同时设计45°反射镜位移结构达到使其可以频繁切换于测量光路之中与测量光路外部两个位置的目的，当45°反射镜切换于光路外部，作测量视场内的目标辐射用；当45°反射镜切换于光路内部，所述光路内部为前置望远光学系统与电子学系统中的光学斩光器之间，作测试者目视瞄准视场内的目标辐射用；所述红外光路系统，包括：中继镜和红外带通滤光片；红外带通滤光片用于对被测目标发出的红外辐射进行滤波，使红外探测器对其进行分波段接收测量；红外带通滤光片位于滤光片轮上，用于实现切换；红外光路系统中设置中继镜，用于前置望远光学系统与红外探测器之间增距，方便红外光路系统中放置电子学系统中的光学斩光器和红外带通滤光片，避免结构尺寸干涉。
上述中，所述探测器模块，为制冷型单点红外探测器，用于对被测目标的红外辐射进行测量与定标。
上述中，所述电子学系统，包括：光学斩光器、锁相放大器、微处理器、A/D转换器和串口通讯；被测目标的能量通过前置望远系统收集，经过光学斩光器内的内斩光片调制后，交替测量被测目标/斩光片的辐射能量，用于去除背景信号的干扰，由微处理器控制光学斩光器中斩光片的频率、斩光片的温度等技术指标。通过光学斩光器的待测能量(测目标/斩光片)还要经过红外带通滤光片作用，此红外带通滤光片由上位机通过微处理器控制滤光片轮的步进电机，选择指定的滤光片处于光路中进行滤波。
上述中，所述内置辐射定标系统，是通过在电子学系统中光学斩光器的斩光片上喷涂高发射率材料，将光学斩光器金属外壳采用主动热控和被动热控处理后，控制光学斩光器温度对斩光片辐射加热形成温度稳定的内置定标黑体实现。
上述中，将光学斩光器上的斩光片被隔热材料包裹，包裹外层为两层，外层为金属材料的外壳，内层为隔热材料，，加热膜安装在隔热材料上。
上述中，前置望远光学系统的入射接收单元中的主镜次镜境均镀金膜，主镜设计口径200mm，控制次镜遮拦比为0.2，面积遮拦比为0.04；前置望远光学系统焦距为1500mm，通过控制主镜次镜的间隔不超过160mm，同时将一次成像面设计在主镜后面，方便放置光学斩光器；红外光路系统采用二次成像光路，增加中继镜与红外带通滤光片将特定波长的红外辐射能量汇聚到红外探测器接收面内，可以避免光学斩光器、红外带通滤光片和红外探测器之间的结构干扰。
上述中，选用的红外带通滤光片的中心波长分别为3.05μm、4.3μm、5.25μm、7.9μm、9.04μm、10.6μm、12.4μm，光谱带宽分别为100nm、125nm、125nm、175nm、195nm、240nm、180nm，滤光片直径为12.5mm。
上述中，将光学斩光器金属外壳采用主动热控和被动热控处理后，通过电缆及连接器连接到电源上，通过调整电源的电压、电流保证其温度稳定，温控装置采用TH-TP多路多段可编程温控仪，最终控制光学斩光器温度对光学斩光片辐射加热形成30℃的内置标准辐射源。
本发明还提供一种基于斩光片控温的多波段光谱辐射计实时校准方法，包括以下步骤：
步骤1：开启多波段光谱辐射计的电源，进行预热；
步骤2：当在光学斩光器通光状态下，则接收的是被测量的红外辐射信号，当调制器处于光轴上时，测量的30℃斩波器辐射能量；因此多波段光谱辐射计探测器输出信号为被测目标信号与控温斩光片的信号差值，如以下公式(1)所示：
ΔV∝[V-V(T)] (1)
其中，V为进入红外辐射计探测器输出的信号，该辐射包括被测目标VS和背景辐射VB信号，V(T)为由控温斩光片自身辐射信号，则用公式(2)表示为：
ΔV＝[VS+VB-V(T)] (2)
步骤3：基于背景扣除方法去掉信号中的背景干扰，在目标辐射关闭状态下采集目标信号辐射，此时红外辐射计探测器输出为背景辐射信号VB(TB)与控温斩光片自身辐射信号VC(TC)的差值：
ΔV′＝[VB(TB)-Vc(Tc)] (3)
式中：TB与TC分别为背景环境和斩光片的绝对温度：
步骤4：根据公式(2)和(3)，可以计算得到被测目标辐射输出信号：
VS＝ΔV-ΔV′ (4)
采用上述方案：1、通过在光学斩波片上喷涂高发射率材料，将光学斩光器金属外壳采用主动热控和被动热控处理后，控制光学斩光器温度对光学斩光片辐射加热形成温度稳定的内置定标黑体；2、采用光学斩光片辐射加热形成温度稳定辐射源的方案，相比在红外光谱辐射计中内置参考黑体辐射源方案，仪器结构简单，可减少仪器造价，解决多波段光谱辐射计的状态变化监测问题。
附图说明
图1本发明中基于斩光片控温的多波段红外辐射计结构示意图。
图2本发明中内置辐射定标系统结构示意图。
图1中，1-前置望远光学系统、2-目视瞄准系统、3-红外光路系统、4-探测器模块、5-电子学系统，6-内置辐射定标系统；
图2中，61-金属外壳、62-隔热层62、63-加热膜、64-斩光片、65-高发射率涂层、66-高精度温度传感器、67-电机。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
实施例一
本发明的一个实施例是，提出一种基于斩光片控温的多波段光谱辐射计，包括光学系统(前置望远光学系统、目视瞄准系统及红外光路系统)、探测器模块、电子学系统及内置辐射标定系统。光学系统，用于接收被测目标输出的红外辐射信号。探测器模块，包括红外探测器、制冷系统和前置放大器，用于将红外辐射信号转换为电子学信号。电子学系统，包括光学斩光器、锁相放大器、微处理器(CPU)、A/D转换器和串口通讯，分别用于微弱信号检测、放大、模数转换和数据通讯。内置辐射定标系统，高精度温度控制和精细辐射定标技术，为系统提供红外辐射参照标准。
红外光谱辐射计的光学系统主要由前置望远光学系统、目视瞄准系统及红外光路系统组成。其中：前置望远光学系统主要用于收集视场内待测目标红外辐射，包括主镜和次镜，采用相对简单的卡式结构设计，主镜次镜均设置镀金膜，尽量多的收集目标红外辐射；所述目视瞄准系统，包括：45°反射镜和目镜；目视瞄准系统采用与前置望远光学系统共光轴设计，用于确定待测目标测试区域，将其设置于前置望远系统与电子学系统中光学斩光器之间的光路中，同时设计45°反射镜位移结构达到使其可以频繁切换于测量光路之中与测量光路外部两个位置的目的，当45°反射镜切换于光路外部，作测量视场内的目标辐射用；当45°反射镜切换于光路内部(即前置望远系统与电子学系统中的光学斩光器之间)，作测试者目视瞄准视场内的目标辐射用；红外光路系统，包括中继镜和红外带通滤光片；红外带通滤光片用于对被测目标发出的红外辐射进行滤波作用，使红外探测器对其进行分波段接收测量。红外带通滤光片位于滤光片轮上，用于实现切换；红外光路系统中设置中继镜，用于前置望远光学系统与红外探测器(焦面)之间增距，方便红外光路系统中放置电子学系统中的光学斩光器和红外带通滤光片，避免结构尺寸干涉。
探测器模块用于对被测目标的红外辐射进行测量与定标，不需要成像、不要求分辨率等性能指标，但是灵敏度要求高，并要求有较高的探测率，因此选择制冷型单点红外探测器，制冷型探测器相对非制冷型探测器灵敏度高，单点探测器则比面元探测器具有经济、具有更大像面的优势。
电子学系统包括探测器之后的所有电路，主要含光学斩光器、锁相放大器、ADC和系统到计算机的数据通讯电路。被测目标的能量通过前置望远系统收集，经过光学斩光器内的斩光片调制后，交替测量被测目标/斩光片的辐射能量，用于去除背景信号的干扰，由微处理器控制光学斩光器中斩光片的频率、斩光片的温度等技术指标。通过光学斩光器的待测能量(测目标/斩光片)还要经过红外带通滤光片作用，此红外带通滤光片由上位机通过微处理器控制滤光片轮的步进电机，选择指定的滤光片处于光路中进行滤波。
内置辐射定标系统是通过在电子学系统中光学斩光器的斩光片上喷涂高发射率材料将光学斩光器金属外壳采用主动热控和被动热控处理后，控制光学斩光器温度对斩光片辐射加热形成温度稳定的内置定标黑体实现。光学斩光器的主要作用是调制入射辐射使其成为交流信号，以便于后续的锁相放大器的信号处理。光学斩光器另外一个作用是利用斩光片对红外探测器的辐射形成一个内定标系统。为了实现斩光片成为热辐射源，必须对斩光片进行加热处理，使之成为一个恒定的内定标辐射源；为了保证斩光片内定标源的温度稳定性，需要对斩光片进行保温处理。具体采取的措施是，除光路通过所需要的开孔尺寸外，将光学斩光器上的斩光片被隔热材料包裹，包裹外层为两层，外层为金属材料的外壳，内层为隔热材料，，加热膜安装在隔热材料上，以便对斩光片加热。另外斩光片表面涂覆高发射率黑(灰)体涂料，使得斩光片发出的光谱辐射分布与黑体相近。
在上述内容的基础上，进一步地描述，如图1所示，本发明包括：前置望远光学系统1、目视瞄准系统2、红外光路系统3、探测器模块4、电子学系统5及内置辐射定标系统6；红外辐射计前置望远光学系统1的入射接收单元采用相对简单紧凑的卡式结构设计，主次镜镀金膜，主镜设计口径200mm，控制次镜遮拦比为0.2，面积遮拦比为0.04，基本不造成能量损失，最大限度的提升光学系统对红外辐射能量的收集，前置望远光学系统焦距为1500mm，通过控制主次镜的间隔，使之不超过160mm，同时将一次成像面设计在主镜后面，方便放置光学斩光器；红外光路系统采用二次成像光路，增加中继镜与红外带通滤光片将特定波长的红外辐射能量汇聚到红外探测器接收面内，可以避免光学斩光器、红外带通滤光片和红外探测器之间的结构干扰。
整个系统总长控制在300mm以内，实现紧凑设计。此外，为实现对场景的监视和瞄准，采用45°反射镜将可见光像反射，通过目镜进行观察，实现可见光与红外辐射同轴对准观测，提升了辐射计量的可视性和方便性。
本发明采用红外带通滤光片来对3μm～12μm的红外辐射进行宽波段分光，结构简单，稳定性好，选用的红外带通滤光片的中心波长分别为3.05μm、4.3μm、5.25μm、7.9μm、9.04μm、10.6μm、12.4μm，光谱带宽分别为100nm、125nm、125nm、175nm、195nm、240nm、180nm，滤光片直径为12.5mm。采用HgCdTe探测器来完成3μm～12μm宽光谱探测，探测器选用InfraRed associates公司的MCT-13-1.00PV型制冷型HgCdTe大像元单点中长波红外探测器，其面元大小可达1mm×1mm，采用液氮制冷探测器以提高灵敏度，既满足探测范围，又满足探测率要求；被测目标红外辐射信号由光学斩光器调制后，红外探测器及放大器输出为方波信号，经锁相放大器的选频、锁相、滤波以及积分处理后，可有效的改善模拟输出信号的信噪比，该模拟信号经过AD后的数字信号由串口传输到计算机内，然后根据定标数据和算法模型，对原始数据进行辐射还原处理。除此之外，通过在光学斩光片上喷涂高发射率材料，将光学斩光器外部机盒采用主动热控和被动热控处理后，控制光学斩光器温度对光学斩光片辐射加热形成温度稳定的内置定标黑体。
如图2所示，内置辐射定标系统结构包括：金属外壳61、隔热层62、加热膜63、斩光片64、高发射率涂层65、高精度温度传感器66及电机67。
为了实现调制器斩光片成为热辐射源，必须对光学斩光器斩光片进行加热处理，使之成为一个恒定的内定标辐射源；为了保证光学斩光器斩光片的温度稳定性，需要对光学斩光器斩光片进行保温处理。具体采取的措施是，除测试光路通过所需要的开孔尺寸外，整个光学斩光器被隔热材料包裹，包裹外层为两层，内层为隔热材料，隔热材料的外层为金属材料的外壳，加热膜安装在隔热材上，以便对光学斩光器加热。另外光学斩光器斩光片表面涂覆高发射率黑(灰)体涂料，使得斩光片发出的光谱辐射分布与黑体相近。光学斩光器的温度稳定性对辐射测量不确定度影响很大，为此需要其加热方式采用高精度PID控制方式和光学斩光器高精度温度的实时采集。将光学斩光器金属外壳采用主动热控和被动热控处理后，通过电缆及连接器连接到电源上，通过调整电源的电压、电流保证其温度稳定，满足工况的使用要求，温控装置采用TH-TP多路多段可编程温控仪，最终控制光学斩光器温度对光学斩光片辐射加热形成30℃的内置标准辐射源。
光学斩光器电机考虑到常规运动方式、体积及功耗方面的因素，综合考虑后，采用微型电机作为驱动元件，选用瑞士maxon公司生产的A-max 26-110714。
实施例二
在实施例一的基础上，进一步基于斩光片控温对红外光谱辐射计的实时校准原理如下：
步骤1：开启多波段光谱辐射计的电源，进行预热；
步骤2：当在光学斩光器通光状态下，则接收的是被测量的红外辐射信号，当调制器处于光轴上时，测量的30℃斩波器辐射能量；因此多波段光谱辐射计探测器输出信号为被测目标信号与控温斩光片的信号差值，如以下公式(1)所示：
ΔV∝[V-V(T)] (3)
其中，V为进入红外辐射计探测器输出的信号，该辐射包括被测目标VS和背景辐射VB信号，V(T)为由控温斩光片自身辐射信号，则用公式(2)表示为：
ΔV＝[VS+VB-V(T)] (4)
步骤3：基于背景扣除方法去掉信号中的背景干扰，在目标辐射关闭状态下采集目标信号辐射，此时红外辐射计探测器输出为背景辐射信号VB(TB)与控温斩光片自身辐射信号VC(TC)的差值：
ΔV′＝[VB(TB)-Vc(Tc)] (3)
式中：TB与TC分别为背景环境和斩光片的绝对温度：
步骤4：根据公式(2)和(3)，可以计算得到被测目标辐射输出信号：
VS＝ΔV-ΔV′ (4)。
采用本发明的技术方案：1、通过在光学斩波片上喷涂高发射率材料，将光学斩光器金属外壳采用主动热控和被动热控处理后，控制光学斩光器温度对光学斩光片辐射加热形成温度稳定的内置定标黑体；2、采用光学斩光片辐射加热形成温度稳定辐射源的方案，相比在红外光谱辐射计中内置参考黑体辐射源方案，仪器结构简单，可减少仪器造价，解决多波段光谱辐射计的状态变化监测问题。
需要说明的是，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本发明说明书记载的范围；并且，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种基于斩光片控温的多波段光谱辐射计，其特征在于，包括：光学系统、探测器模块、电子学系统及内置辐射标定系统；所述光学系统，包括前置望远光学系统、目视瞄准系统及红外光路系统，用于接收被测目标输出的红外辐射信号；所述探测器模块，包括红外探测器、制冷系统和前置放大器，用于将红外辐射信号转换为电子学信号；所述电子学系统，包括光学斩光器、锁相放大器、微处理器、A/D转换器和串口通讯，分别用于微弱信号检测、放大、数据处理、模数转换和数据通讯；所述内置辐射定标系统，用于高精度温度控制和精细辐射定标，同时用于提供红外辐射参照标准。
2.如权利要求1所述的基于斩光片控温的多波段光谱辐射计，其特征在于，所述前置望远光学系统，包括主镜和次镜，用于收集视场内待测目标红外辐射，采用卡式结构，所述主镜和次镜均设置镀金膜；所述目视瞄准系统，包括：45°反射镜和目镜；设置与前置望远光学系统共光轴，用于确定待测目标测试区域，将其设置于前置望远光学系统与电子学系统中的光学斩光器之间的光路中，同时设计45°反射镜位移结构达到使其可以频繁切换于测量光路之中与测量光路外部两个位置的目的，当45°反射镜切换于光路外部，作测量视场内的目标辐射用；当45°反射镜切换于光路内部，所述光路内部为前置望远光学系统与电子学系统中的光学斩光器之间，作测试者目视瞄准视场内的目标辐射用；所述红外光路系统，包括：中继镜和红外带通滤光片；红外带通滤光片用于对被测目标发出的红外辐射进行滤波，使红外探测器对其进行分波段接收测量；红外带通滤光片位于滤光片轮上，用于实现切换；红外光路系统中设置中继镜，用于前置望远光学系统与红外探测器之间增距，方便红外光路系统中放置电子学系统中的光学斩光器和红外带通滤光片，避免结构尺寸干涉。
3.如权利要求2所述的基于斩光片控温的多波段光谱辐射计，其特征在于，所述探测器模块，为制冷型单点红外探测器，用于对被测目标的红外辐射进行测量与定标。
4.如权利要求3所述的基于斩光片控温的多波段光谱辐射计，其特征在于，所述电子学系统，包括：光学斩光器、锁相放大器、微处理器、A/D转换器和串口通讯；被测目标的能量通过前置望远系统收集，经过光学斩光器内的内斩光片调制后，交替测量被测目标/斩光片的辐射能量，用于去除背景信号的干扰，由微处理器控制光学斩光器中斩光片的频率、斩光片的温度等技术指标。
5.如权利要求4所述的基于斩光片控温的多波段光谱辐射计，其特征在于，所述内置辐射定标系统，是通过在电子学系统中光学斩光器的斩光片上喷涂高发射率材料，将光学斩光器金属外壳采用主动热控和被动热控处理后，控制光学斩光器温度对斩光片辐射加热形成温度稳定的内置定标黑体实现。
6.如权利要求5所述的基于斩光片控温的多波段光谱辐射计，其特征在于，将光学斩光器上的斩光片被隔热材料包裹，包裹外层为两层，外层为金属材料的外壳，内层为隔热材料，，加热膜安装在隔热材料上。
7.如权利要求6所述的基于斩光片控温的多波段光谱辐射计，其特征在于，前置望远光学系统的入射接收单元中的主镜次镜境均镀金膜，主镜设计口径200mm，控制次镜遮拦比为0.2，面积遮拦比为0.04；前置望远光学系统焦距为1500mm，通过控制主镜次镜的间隔不超过160mm，同时将一次成像面设计在主镜后面，方便放置光学斩光器；红外光路系统采用二次成像光路，增加中继镜与红外带通滤光片将特定波长的红外辐射能量汇聚到红外探测器接收面内，可以避免光学斩光器、红外带通滤光片和红外探测器之间的结构干扰。
8.如权利要求7所述的基于斩光片控温的多波段光谱辐射计，其特征在于，选用的红外带通滤光片的中心波长分别为3.05μm、4.3μm、5.25μm、7.9μm、9.04μm、10.6μm、12.4μm，光谱带宽分别为100nm、125nm、125nm、175nm、195nm、240nm、180nm，滤光片直径为12.5mm。
9.如权利要求8所述的基于斩光片控温的多波段光谱辐射计，其特征在于，将光学斩光器金属外壳采用主动热控和被动热控处理后，通过电缆及连接器连接到电源上，通过调整电源的电压、电流保证其温度稳定，温控装置采用TH-TP多路多段可编程温控仪，最终控制光学斩光器温度对光学斩光片辐射加热形成30℃的内置标准辐射源。
10.一种基于斩光片控温的多波段光谱辐射计实时校准方法，其特征在于，包括：
步骤1：开启多波段光谱辐射计的电源，进行预热；
步骤2：当在光学斩光器通光状态下，则接收的是被测量的红外辐射信号，当调制器处于光轴上时，测量的30℃斩波器辐射能量；因此多波段光谱辐射计探测器输出信号为被测目标信号与控温斩光片的信号差值，如以下公式(1)所示：
ΔV∝[V-V(T)] (1)
其中，V为进入红外辐射计探测器输出的信号，该辐射包括被测目标VS和背景辐射VB信号，V(T)为由控温斩光片自身辐射信号，则用公式(2)表示为：
ΔV＝[VS+VB-V(T)] (2)
步骤3：基于背景扣除方法去掉信号中的背景干扰，在目标辐射关闭状态下采集目标信号辐射，此时红外辐射计探测器输出为背景辐射信号VB(TB)与控温斩光片自身辐射信号VC(TC)的差值：
ΔV′＝[VB(TB)-Vc(Tc)] (3)
式中：TB与TC分别为背景环境和斩光片的绝对温度：
步骤4：根据公式(2)和(3)，计算得到被测目标辐射输出信号：
VS＝ΔV-ΔV′ (4)。
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| CN202110611325.3A CN113295284B (zh) | 2021-06-01 | 2021-06-01 | 一种基于斩光片控温的多波段光谱辐射计及校准方法 |
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|---|---|---|---|---|
| CN115308159A (zh) * | 2022-07-29 | 2022-11-08 | 中国科学院紫金山天文台 | 一种大气水汽辐射时变特性全向测量系统 |
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| US11994431B2 (en) | 2022-07-29 | 2024-05-28 | Purple Mountain Observatory, Chinese Academy Of Sciences | Omnidirectional measurement system for time-varying characteristic of atmospheric vapor radiation |
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|---|---|
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