CN116358696B - 采用激光水平仪的微光光源辐射定标传递装调系统及方法 - Google Patents

采用激光水平仪的微光光源辐射定标传递装调系统及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN116358696B
CN116358696B CN202310632376.3A CN202310632376A CN116358696B CN 116358696 B CN116358696 B CN 116358696B CN 202310632376 A CN202310632376 A CN 202310632376A CN 116358696 B CN116358696 B CN 116358696B
Authority
CN
China
Prior art keywords
light
lamp
standard
reference plate
standard reference
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202310632376.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN116358696A (zh
Inventor
李新
王鑫蕊
张权
韦玮
陈胜利
李萍
郭傅翔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hefei Institutes of Physical Science of CAS
Original Assignee
Hefei Institutes of Physical Science of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hefei Institutes of Physical Science of CAS filed Critical Hefei Institutes of Physical Science of CAS
Priority to CN202310632376.3A priority Critical patent/CN116358696B/zh
Publication of CN116358696A publication Critical patent/CN116358696A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN116358696B publication Critical patent/CN116358696B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/02—Details
    • G01J1/0295—Constructional arrangements for removing other types of optical noise or for performing calibration

Abstract

本发明公开了一种采用激光水平仪的微光光源辐射定标传递装调系统及方法。该系统包括两个16线激光水平仪、标准参考板、待传递微光光源、平面反射镜、激光测距仪、SVC地物光谱仪、升降台、标准灯、升降杆、待定标微光辐射计、孔径光阑。本发明对传递辐射定标以及待定标仪器进行实验室定标，具有很高的通用性和实用性，装调操作简单且具有较高的精度，极大提高了辐射定标的装调效率。

Description

采用激光水平仪的微光光源辐射定标传递装调系统及方法
技术领域
本发明属于航天器标定技术领域，尤其涉及一种采用激光水平仪的微光光源辐射定标传递装调系统及方法。
背景技术
微光遥感器可在夜间低照度条件下获得月球反射辐射、城市夜间图像等微信号信息，可以利用月球反射辐射进行反演以实现对所需目标的探测；通过城市灯光强度、范围分布进行城市密度估算等研究，具有重要的意义与价值。
随着遥感技术的发展，遥感信息定量化研究已成为目前遥感发展的重要方向；在遥感信息定量化过程中，辐射定标是定量化精确度的根本保障；然而目前参考文献及专利申请中没有对微光灯辐射传递定标装调装置的论述，使得直接用微光灯对微光辐射计进行辐射定标这种方法有所限制。由于现有小功率微光灯没有经过国家计量院标定，其辐照度未知，使得无法直接利用已知辐照度的微光灯直接对待定标微光辐射计进行定标。
发明内容
针对现有定标装置存在的空白与不足，本发明提供一种采用激光水平仪的微光光源辐射定标传递装调系统及方法，采用两个16线激光水平仪作为整个系统的基准，在定标时始终保持基准不变，方便实时监测定标装置的姿态变化，以便进行做出调整。并且，由于16线激光水平仪自身的发光原理，一旦基准建立，可以根据基准光线，装调不在同轴上的待定标仪器，并且采用固定激光测距仪的方法，直接实时读出定标光源与标准参考板之间的法线距离，克服了传统直尺测量的不足，操作方便，装调精度较高。本发明结构简单，能够扩大定标装置的使用功能和标定精度。
本发明首先建立辐射传递定标基准，利用该基准完成从标准灯传递至微光灯，以及从微光灯对待定标微光辐射计进行辐射定标的目的。该传递装调定标装置共用同一基准，并且利用激光测距仪实现自动化测距。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种采用激光水平仪的微光光源辐射定标传递装调系统，包括第一16线激光水平仪、第二16线激光水平仪、标准参考板、微光灯、第一激光测距仪、SVC地物光谱仪、导轨、第一升降台、第二升降台、标准灯、第二激光测距仪、第一升降杆、第二升降杆、第三升降台、第四升降台、待定标微光辐射计、孔径光阑；第一16线激光水平仪设置在第三升降台上 ，标准灯和第二激光测距仪设置在第一升降杆上，微光灯和第一激光测距仪设置在第二升降杆上、标准参考板安装在导轨上，待定标微光辐射计安装至第四升降台上，放置位置在导轨的延长线上，将第二16线激光水平仪安装至导轨旁侧的第二升降台上，SVC地物光谱仪安装在第一升降台上，其中心与标准参考板的法线夹角为。
进一步地，还包括第一平面反射镜、第二平面反射镜、第三平面反射镜、第四平面反射镜、第五平面反射镜和第六平面反射镜；微光灯的底座上贴上第一平面反射镜，第一激光测距仪的前基准面上贴上第二平面反射镜 ，第二激光测距仪的前基准面上贴上第四平面反射镜，标准灯的底座上贴上第三平面反射镜，SVC地物光谱仪的端口机械边缘贴上第五平面反射镜，第六平面反射镜设置在待定标微光辐射计旁边。
本发明还提供一种采用激光水平仪的微光光源辐射定标传递装调系统的定标传递装调方法，包括如下步骤：
步骤1、安装调试微光光源辐射定标传递装调系统；
步骤2、调节微光灯的灯丝平面与标准参考板的位置；
步骤3、调节标准灯的灯丝平面与标准参考板的位置；
步骤4、调节第一激光测距仪和第二激光测距仪所在平面、标准灯的灯丝平面、微光灯的灯丝平面、与标准参考板的平面相互平行，保证测试距离为法线长度；
步骤5、调节SVC地物光谱仪的端口面与标准参考板的位置；
步骤6、进行微光光源辐射的传递定标。
进一步地，所述步骤1包括：用十字线对标准参考板的机械中心进行标记；打开第一16线激光水平仪和第二16线激光水平仪，同时调节第二升降台和第三升降台的高度，将第一16线激光水平仪和第二16线激光水平仪所发出的水平光线调重合，竖直光线相互平行；
只打开第一16线激光水平仪的前后两侧竖直光线，通过调节第三升降台降低第一16线激光水平仪的高度，使第一16线激光水平仪低于整个定标传递系统装置的中心，以防定标时对光线有遮挡；调整第一16线激光水平仪的方位，使其后面一侧发出的竖直光线与标准参考板上的竖直十字线重合，并且时刻观察激光水平仪下面发出的光线是否平行于导轨，以防止第一16线激光水平仪存在方位旋转；同时调整微光灯、标准灯所在机械结构，使其机械中心竖直线与第一16线激光水平仪前面一侧发出的垂直竖线重合，确保标准灯的竖直轴线、微光灯的竖直轴线、标准参考板的竖直轴线、以及第一16线激光水平仪两侧发出的竖直轴线在同一面内；
只打开第二16线激光水平仪的上下两条水平光线，通过调节第二升降台的高度使其最上面一条水平光线与标准参考板上面标记的十字线水平横线重合；同时调整微光灯、标准灯12所在机械结构，使其灯丝中心水平横线与第二16线激光水平仪所发出的水平横线重合，确保标准灯的水平横线、微光灯的水平横线、标准参考板的水平横线、以及第二16线激光水平仪的水平横线在同一面内；
固定第一16线激光水平仪和第二16线激光水平仪的位置。
进一步地，所述步骤2包括：将微光灯移动至距离标准参考板为500mm测试距离时，在微光灯的底座上贴上第一平面反射镜，观察到第二16线激光水平仪的下面一条水平光线在第一平面反射镜上；调节微光灯的旋转并保证灯丝机械中心始终不变，使第一平面反射镜反射回去的竖直光线和第一16线激光水平仪直接传播至标准参考板上的光线重合；调节微光灯的俯仰并保证灯丝机械中心始终不变，使第一平面反射镜反射回去的水平光线和第一16线激光水平仪直接传播至标准参考板上的水平光线重合；保证微光灯的灯丝平面与标准参考板的平面相互平行。
进一步地，所述步骤3包括：将标准灯移动至距离标准参考板为测试距离时，在标准灯的底座上贴上第三平面反射镜，观察到第二16线激光水平仪的下面一条水平光线在第三平面反射镜上；调节标准灯的旋转并保证灯丝机械中心始终不变，使第三平面反射镜反射回去的竖直光线和第一16线激光水平仪直接传播至标准参考板上的光线重合；调节标准灯的俯仰并保证灯丝机械中心始终不变，使第三平面反射镜反射回去的水平光线和第一16线激光水平仪直接传播至标准参考板上的水平光线重合；保证标准灯的灯丝平面与标准参考板的平面相互平行。
进一步地，所述步骤4包括：将第一激光测距仪和第二激光测距仪通过机械装置分别固定在微光灯和标准灯的底座上；在第一激光测距仪的前基准面上贴上第二平面反射镜，在第二激光测距仪的前基准面上贴上第四平面反射镜；通过第三升降台调节第一激光水平仪的高度，使其中一条水平光线能够在第二平面反射镜、第四平面反射镜上；通过调节第一激光测距仪、第二激光测距仪的旋转和俯仰，使第二平面反射镜、第四平面反射镜反射回去的水平与竖直光线，和第一16线激光水平仪直接传播至标准参考板上的光线重合。
进一步地，所述步骤5包括：将SVC地物光谱仪放置在第一升降台上，通过调整使SVC地物光谱仪的出光口机械中心，与标准参考板十字中心在同一高度；并保证SVC地物光谱仪与标准参考板中心连线与标准参考板的法线夹角为；在SVC地物光谱仪的端口机械边缘贴上第五平面反射镜，打开第二16线激光水平仪，通过调整SVC地物光谱仪的俯仰使得第五平面反射镜反射回去的水平光线，和第二16线激光水平仪直接传播至墙面上的水平光线重合；通过调整SVC地物光谱仪的旋转使得第五平面反射镜反射回去的竖直光线，和第一16线激光水平仪直接传播至标准参考板上的竖直光线重合；保证SVC地物光谱仪的端口面与标准参考板面法线夹角为/>，装调完毕后固定SVC地物光谱仪8。
进一步地，所述步骤6包括：
已知标准灯的功率与微光灯的功率相差两个数量级，根据公式（1.1），标准灯的照度与距离的平方成反比，移动标准灯与标准参考板之间的距离，使标准灯照度降低为与微光灯同一数量级；
（1.1）
其中，为标准灯距离标准参考板500mm距离；/>为标准灯距离标准参考板/>距离；/>为标准灯距离标准参考板500mm距离处的辐照度值，为已知的；/>为标准灯距离标准参考板/>距离处的辐照度值；
对标准灯进行传递定标，通过调节第二升降杆降低微光灯的高度，使其低于整个标准参考板的高度，将标准灯移动到距离标准参考板的位置，在此过程中始终观察标准灯上面的第三平面反射镜反射至标准参考板上面的水平和竖直光线是否和直接传播至标准参考板上的重合；用第二激光测距仪测量出标准灯与标准参考板之间的法线距离，使其在5.5-6m之间；将孔径光阑放置在标准灯前面进行遮挡杂散光，打开SVC地物光谱仪进行信号采集；
根据公式（1.1），已知标准灯距离标准参考板距离处的辐照度值/>，由SVC地物光谱仪输出的各个波长的辐亮度DN值信号，由公式（1.2）的辐亮度与辐照度转换关系，得出标准灯的辐照度定标系数，即公式（1.3）：
（1.2）
其中，为标准参考板在/>方向的反射率；/>为标准灯在距离标准参考板/>位置处的辐照度值；/>为标准灯在距离标准参考板/>位置处的辐亮度值；
（1.3）
其中，为标准灯在距离标准参考板/>位置处的辐照度值；/>为SVC地物光谱仪测试标准灯的输出信号值；/>为该SVC地物光谱仪8的定标系数；
结合所述标准灯的传递定标，对微光灯进行传递定标，将微光灯放置在距离标准参考板500mm的位置，在此过程中始终观察微光灯上面的第一平面反射镜反射至标准参考板上面的水平和竖直光线是否和直接传播至标准参考板上的重合；用第一激光测距仪测量出微光灯与标准参考板之间的法线距离，使其为500mm；由于已知SVC地物光谱仪的定标系数，并且根据SVC地物光谱仪测试微光灯的输出信号响应值/>，因此得出微光灯在距离标准参考板500mm位置处的辐照度值/>，即公式（1.4），从而完成辐射传递：
（1.4）
其中，为微光灯在距离标准参考板500mm位置处的辐照度值；/>为SVC地物光谱仪测得的输出信号响应值；/>为该SVC地物光谱仪的定标系数。
进一步地，根据标准灯与微光灯的传递定标装调得到微光灯在距离标准参考板500mm位置处的辐照度值，对待定标的微光辐射计进行定标；将第一升降杆所在装置移除，将待定标微光辐射计放置在距离微光灯/>的位置，根据公式（1.5）得到待定标微光辐射计的定标系数：
（1.5）
其中，为待定标的微光辐射计距离微光灯/>距离处的辐照度值；为待定标微光辐射计输出的信号响应值；/>为该待定标微光辐射计的定标系数。
有益效果：
本发明的传递装调定标装置共用同一基准，并且利用激光测距仪实现自动化测距，整个装置简便易调、精度较高，对装调定标具有通用性。
附图说明
图1为16线激光水平仪发光原理示意图；
图2为本发明的一种采用激光水平仪的微光光源辐射定标传递装调系统总体示意图；
图3为标准灯定标装调装置示意图；
图4为微光灯定标装调装置示意图；
图5为待定标微光辐射计定标装调示意图；
图6为本发明的采用激光水平仪的微光光源辐射定标传递装调系统总体装调逻辑示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式以及工作原理作进一步详细说明。
本实施例提供一种采用激光水平仪的微光光源辐射定标传递装调系统及方法。该系统具有基准固定、操作简便、实时检测的特点，可实现同一基准对不同灯源传递、待定标辐射计定标的目的。
如图1所示，16线激光水平仪采用柱面棱镜原理，使得出射的激光束能在空间中形成16条光线；上下分别为相互垂直的两条共四条，四周各有一条竖直光线共四条、及上下两条水平光线共八条，总共为16条光线。
如图2所示，本发明采用激光水平仪的微光光源辐射定标传递装调系统包括第一16线激光水平仪1、第二16线激光水平仪2、标准参考板3、微光灯4、第一平面反射镜5、第二平面反射镜6、第一激光测距仪7、SVC地物光谱仪8、导轨9、第一升降台10、第二升降台11、标准灯12、第三平面反射镜13、第四平面反射镜14、第二激光测距仪15、第一升降杆16、第二升降杆17、第三升降台18、第五平面反射镜19、墙面20、第四升降台21、第六平面反射镜22、待定标微光辐射计23、孔径光阑24；第一16线激光水平仪1、标准参考板3、微光灯4、标准灯12通过可调机械底座安装在导轨9上，将第二16线激光水平仪2安装至导轨9旁侧的第二升降台上。
如图3所示，用SVC地物光谱仪8对标准灯进行传递定标，通过调节第二升降杆17降低微光灯4所在机械平台的高度，使其低于整个标准参考板3的高度，将标准灯12移动到距离标准参考板3 的位置，在此过程中始终观察标准灯12上面的第三平面反射镜13反射至标准参考板3上面的水平和竖直光线是否和直接传播至标准参考板3上的重合；用第二激光测距仪15测量出标准灯12与标准参考板3之间的法线距离，使其在5.5-6m之间；将孔径光阑24放置在标准灯12前面进行遮挡杂散光，打开SVC地物光谱仪8进行信号采集。
如图4所示，用SVC地物光谱仪8对微光灯进行传递定标，将微光灯4放置在距离标准参考板3为500mm的位置，在此过程中始终观察微光灯4上面的第一平面反射镜5反射至标准参考板3上面的水平和竖直光线是否和直接传播至标准参考板3上的重合；用第一激光测距仪7测量出微光灯4与标准参考板3之间的法线距离，使其为500mm；打开SVC地物光谱仪8进行信号采集，从而完成辐射传递。
如图5所示，用传递定标好的微光灯4对待定标微光辐射计进行定标，将第一升降杆16所在装置移除，并将第一激光测距仪7移除，将待定标的微光辐射计放置在距离微光灯4 的位置，通过观察第六平面反射镜22反射至标准参考板3上面的水平和竖直光线是否和直接传播至标准参考板3上的重合调整待定标微光辐射计的姿态，打开待定标微光辐射计进行信号采集，从而完成辐射定标。
如图6所示，整个装调装置是以标准参考板上的机械十字线为基准面，通过第一16线激光水平仪1、第二16线激光水平仪2建立共同基准，以此调节标准灯12、微光灯4、第一激光测距仪7、第二激光测距仪15、SVC地物光谱仪8、待定标微光辐射计，使其机械中心重合、表面相互平行。
本发明的一种采用激光水平仪的微光光源辐射定标传递装调系统的定标传递装调方法，包括如下步骤：
步骤1、安装调试微光光源辐射定标传递装调系统，包括：
用十字线对标准参考板的机械中心进行标记；打开第一16线激光水平仪和第二16线激光水平仪，同时调节第二升降台和第三升降台的高度，将第一16线激光水平仪和第二16线激光水平仪所发出的水平光线调重合，竖直光线相互平行；
只打开第一16线激光水平仪1的前后两侧竖直光线，通过调节第三升降台18降低第一16线激光水平仪1的高度，使第一16线激光水平仪1低于整个定标传递系统装置的中心，以防定标时对光线有遮挡；调整第一16线激光水平仪1的方位，使其后面一侧发出的竖直光线与标准参考板3上的竖直十字线重合，并且时刻观察激光水平仪下面发出的光线是否平行于导轨，以防止第一16线激光水平仪1存在方位旋转；同时调整微光灯4、标准灯12所在机械结构，使其机械中心竖直线与第一16线激光水平仪1前面一侧发出的垂直竖线重合，确保标准灯12的竖直轴线、微光灯4的竖直轴线、标准参考板3的竖直轴线、以及第一16线激光水平仪1两侧发出的竖直轴线在同一面内；
只打开第二16线激光水平仪2的上下两条水平光线，通过调节第二升降台11的高度使其最上面一条水平光线与标准参考板3上面标记的十字线水平横线重合；同时调整微光灯4、标准灯12所在机械结构，使其灯丝中心水平横线与第二16线激光水平仪2所发出的水平横线重合，确保标准灯12的水平横线、微光灯4的水平横线、标准参考板3的水平横线、以及第二16线激光水平仪2的水平横线在同一面内；
以上基准建立完毕，固定第一16线激光水平仪1和第二16线激光水平仪2的位置，保证只能通过升降台移动两个16线激光水平仪的高度，其他位置不变；目的是为使用SVC地物光谱仪8分别测试标准灯12和微光灯 4进行传递定标、以及用传递好的微光灯4对待定标微光辐射计定标提供基准参考。
步骤2、调节微光灯的灯丝平面与标准参考板的位置，包括：
进行微光光源辐射传递定标时，将微光灯4移动至距离标准参考板3为500mm测试距离时，在微光灯4的底座上贴上第一平面反射镜5；可观察到第二16线激光水平仪2的下面一条水平光线在第一平面反射镜5上；调节微光灯4的旋转并保证灯丝机械中心始终不变，使第一平面反射镜5反射回去的竖直光线和第一16线激光水平仪1直接传播至标准参考板3上的光线重合；同理，调节微光灯4的俯仰并保证灯丝机械中心始终不变，使第一平面反射镜5反射回去的水平光线和第一16线激光水平仪1直接传播至标准参考板3上的水平光线重合；保证微光灯4的灯丝平面与标准参考板3的平面相互平行；
步骤3、调节标准灯的灯丝平面与标准参考板的位置，包括：
进行微光光源辐射传递定标时，将标准灯12移动至距离标准参考板3为测试距离时，在标准灯12的底座上贴上第三平面反射镜13；可观察到第二16线激光水平仪2的下面一条水平光线在第三平面反射镜13上；调节标准灯12的旋转并保证灯丝机械中心始终不变，使第三平面反射镜13反射回去的竖直光线和第一16线激光水平仪1直接传播至标准参考板3上的光线重合；同理，调节标准灯12的俯仰并保证灯丝机械中心始终不变，使第三平面反射镜13反射回去的水平光线和第一16线激光水平仪1直接传播至标准参考板3上的水平光线重合；保证标准灯12的灯丝平面与标准参考板3的平面相互平行；
步骤4、调节第一激光测距仪和第二激光测距仪所在平面、标准灯的灯丝平面、微光灯的灯丝平面、与标准参考板的平面相互平行，保证测试距离为法线长度，包括：
将第一激光测距仪7和第二激光测距仪15通过机械装置分别固定在微光灯4和标准灯12的底座上；在第一激光测距仪7的前基准面上贴上第二平面反射镜 6，在第二激光测距仪15的前基准面上贴上第四平面反射镜14；通过第三升降台 18调节第一16线激光水平仪1的高度，使其中一条水平光线能够在第二平面反射镜 6、第四平面反射镜14上；通过调节第一激光测距仪7、第二激光测距仪15的旋转和俯仰，使第二平面反射镜 6、第四平面反射镜14反射回去的水平与竖直光线，和第一16线激光水平仪1直接传播至标准参考板3上的光线重合；保证第一激光测距仪7和第二激光测距仪15所在平面、标准灯12的灯丝平面、微光灯4的灯丝平面、与标准参考板3的平面相互平行，保证测试距离为法线长度；
步骤5、调节SVC地物光谱仪的端口面与标准参考板的位置，包括：
将SVC地物光谱仪8放置在第一升降台10上，通过调整使SVC地物光谱仪8的出光口机械中心，与标准参考板3十字中心在同一高度；并保证SVC地物光谱仪8与标准参考板3中心连线与标准参考板3的法线夹角为；在SVC地物光谱仪8的端口机械边缘贴上第五平面反射镜19，打开第二16线激光水平仪2，通过调整SVC地物光谱仪8的俯仰使得第五平面反射镜 19反射回去的水平光线，和第二16线激光水平仪2直接传播至墙面20上的水平光线重合；通过调整SVC地物光谱仪8的旋转使得第五平面反射镜 19反射回去的竖直光线，和第一16线激光水平仪1直接传播至标准参考板3上的竖直光线重合；保证SVC地物光谱仪8的端口面与标准参考板3面法线夹角为/>，装调完毕后固定SVC地物光谱仪8。
步骤6、进行微光光源辐射的传递定标，包括：
已知标准灯12的功率与微光灯4的功率相差两个数量级，根据公式（1.1），标准灯12的照度与距离的平方成反比，需要移动标准灯12与标准参考板3之间的距离，使标准灯照度降低为与微光灯同一数量级，以减少SVC地物光谱仪8的探测器非线性带来的影响；
（1.1）
其中，为标准灯距离标准参考板500mm距离；/>为标准灯距离标准参考板/>距离；/>为标准灯距离标准参考板500mm距离处的辐照度值，是已知的并且经过国家计量院标定；/>为标准灯距离标准参考板/>距离处的辐照度值；
对标准灯12进行传递定标装调，通过调节第二升降杆17降低微光灯的高度，使其低于整个标准参考板3的高度，将标准灯移动到距离标准参考板的位置，在此过程中始终观察标准灯3上面的第三平面反射镜13反射至标准参考板上面的水平和竖直光线是否和直接传播至标准参考板3上的重合；用第二激光测距仪15测量出标准灯12与标准参考板3之间的法线距离，使其在5.5-6m之间；将孔径光阑放置在标准灯12前面进行遮挡杂散光，打开SVC地物光谱仪8进行信号采集；
根据公式（1.1），已知位置处标准灯的辐照度值/>，由SVC地物光谱仪8输出的各个波长的辐亮度DN值信号，由公式（1.2）的辐亮度与辐照度转换关系，得出标准灯12的辐照度定标系数，即公式（1.3）：
（1.2）
其中， 为标准参考板3在/>方向的反射率；/>为标准灯在距离标准参考板/>位置处的辐照度值；/>为标准灯在距离标准参考板/>位置处的辐亮度值；
（1.3）
其中，为标准灯在距离标准参考板/>位置处的辐照度值；/>为SVC地物光谱仪8测试标准灯的输出信号值；/>为该SVC地物光谱仪8的定标系数；
结合所述标准灯传递定标装调，对微光灯4进行传递定标装调，将微光灯放置在距离标准参考板500mm的位置，在此过程中始终观察微光灯4上面的第一平面反射镜5反射至标准参考板上面的水平和竖直光线是否和直接传播至标准参考板3上的重合；用第一激光测距仪7测量出微光灯4与标准参考板3之间的法线距离，使其为500mm；由于已知SVC地物光谱仪8的定标系数，并且根据SVC地物光谱仪8测试微光灯的输出信号响应值，因此得出微光灯在距离标准参考板500mm位置处的辐照度值/>，即公式（1.4），从而完成辐射传递；
（1.4）
其中，为微光灯在距离标准参考板500mm位置处的辐照度值；/>为SVC地物光谱仪测得的输出信号响应值；/>为该SVC地物光谱仪的定标系数。
根据标准灯与微光灯的传递定标装调得到微光灯在距离标准参考板500mm位置处的辐照度值，对待定标的微光辐射计进行定标；将第一升降杆16所在装置移除，将待定标的微光辐射计放置在距离微光灯/>所在位置，根据公式（1.5）得到待定标的微光辐射计的定标系数：
（1.5）
其中，为待定标的微光辐射计距离微光灯/>距离处的辐照度值；为待定标微光辐射计输出的信号响应值；/>为该待定标微光辐射计的定标系数。
综上所述，本发明提出一种采用激光水平仪的微光光源辐射定标传递装调系统及方法，该系统主要部件包括第一激光16线水平仪1、第二激光16线水平仪2、标准参考板3、微光灯4、平面反射镜、激光测距仪、SVC地物光谱仪8、升降台、标准灯12、升降杆、待定标微光辐射计22。该方法通过两个16线激光水平仪建立整个定标系统的基准，改变标准灯12与标准参考板3之间的距离，通过SVC地物光谱仪8对微光灯4进行传递定标，最后用定标好的微光灯4对待定标微光辐射计进行实验室定标。该系统具有基准固定、操作简便、实时检测的特点，可实现同一基准对不同灯源传递、待定标辐射计定标的目的。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域专业技术人员的公知技术。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种采用激光水平仪的微光光源辐射定标传递装调系统，其特征在于：包括第一16线激光水平仪、第二16线激光水平仪、标准参考板、微光灯、第一激光测距仪、SVC地物光谱仪、导轨、第一升降台、第二升降台、标准灯、第二激光测距仪、第一升降杆、第二升降杆、第三升降台、第四升降台、待定标微光辐射计、孔径光阑、第一平面反射镜、第二平面反射镜、第三平面反射镜、第四平面反射镜、第五平面反射镜和第六平面反射镜；第一16线激光水平仪设置在第三升降台上，标准灯和第二激光测距仪设置在第一升降杆上，微光灯和第一激光测距仪设置在第二升降杆上、标准参考板安装在导轨上，待定标微光辐射计安装至第四升降台上，放置在导轨的延长线上，将第二16线激光水平仪安装至导轨旁侧的第二升降台上，SVC地物光谱仪安装在第一升降台上，其中心与标准参考板的法线夹角为45° ；微光灯的底座上贴上第一平面反射镜，第一激光测距仪的前基准面上贴上第二平面反射镜 ，第二激光测距仪的前基准面上贴上第四平面反射镜，标准灯的底座上贴上第三平面反射镜，SVC地物光谱仪的端口机械边缘贴上第五平面反射镜，第六平面反射镜贴在待定标微光辐射计出光口旁边；
调节标准灯灯丝的平面、微光灯灯丝的平面、第一激光测距仪的平面、第二激光测距仪的平面、SVC 地物光谱仪的平面、待标定微光辐射计的平面与标准参考板的平面平行，其与标准参考板的平行均是通过反射镜反射的竖直、水平光线与第一 16 线激光水平仪直接传播至标准参考板上的光线重合实现。
2.根据权利要求1所述的一种采用激光水平仪的微光光源辐射定标传递装调系统的定标传递装调方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、安装调试微光光源辐射定标传递装调系统；
步骤2、调节微光灯的灯丝平面与标准参考板的位置；
步骤3、调节标准灯的灯丝平面与标准参考板的位置；
步骤4、 调节第一激光测距仪和第二激光测距仪所在平面、标准灯的灯丝平面、微光灯的灯丝平面与标准参考板的平面相互平行，保证测试距离为法线长度；
步骤5、调节SVC地物光谱仪的端口面与标准参考板的位置；
步骤6、进行微光光源辐射的传递定标。
3.根据权利要求2所述的定标传递装调方法，其特征在于，所述步骤1包括：用十字线对标准参考板的机械中心进行标记；打开第一16线激光水平仪和第二16线激光水平仪，同时调节第二升降台和第三升降台的高度，将第一16线激光水平仪和第二16线激光水平仪所发出的水平光线调重合，竖直光线相互平行；
只打开第一16线激光水平仪的前后两侧竖直光线，通过调节第三升降台降低第一16线激光水平仪的高度，使第一16线激光水平仪低于整个定标传递系统装置的中心，以防定标时对光线有遮挡；调整第一16线激光水平仪的方位，使其后面一侧发出的竖直光线与标准参考板上的竖直十字线重合，并且时刻观察激光水平仪下面发出的光线是否平行于导轨，以防止第一16线激光水平仪存在方位旋转；同时调整微光灯、标准灯所在机械结构，使其机械中心竖直线与第一16线激光水平仪前面一侧发出的垂直竖线重合，确保标准灯的竖直轴线、微光灯的竖直轴线、标准参考板的竖直轴线、以及第一16线激光水平仪两侧发出的竖直轴线在同一面内；
只打开第二16线激光水平仪的上下两条水平光线，通过调节第二升降台的高度使其最上面一条水平光线与标准参考板上面标记的十字线水平横线重合；同时调整微光灯、标准灯12所在机械结构，使其灯丝中心水平横线与第二16线激光水平仪所发出的水平横线重合，确保标准灯的水平横线、微光灯的水平横线、标准参考板的水平横线、以及第二16线激光水平仪的水平横线在同一面内；
固定第一16线激光水平仪和第二16线激光水平仪的位置。
4.根据权利要求3所述的定标传递装调方法，其特征在于，所述步骤2包括：将微光灯移动至距离标准参考板为500mm测试距离时，在微光灯的底座上贴上第一平面反射镜，观察到第二16线激光水平仪的下面一条水平光线在第一平面反射镜上；调节微光灯的旋转并保证灯丝机械中心始终不变，使第一平面反射镜反射回去的竖直光线和第一16线激光水平仪直接传播至标准参考板上的光线重合；调节微光灯的俯仰并保证灯丝机械中心始终不变，使第一平面反射镜反射回去的水平光线和第一16线激光水平仪直接传播至标准参考板上的水平光线重合；保证微光灯的灯丝平面与标准参考板的平面相互平行。
5.根据权利要求4所述的定标传递装调方法，其特征在于，所述步骤3包括：将标准灯移动至距离标准参考板为测试距离时，在标准灯的底座上贴上第三平面反射镜，观察到第二16线激光水平仪的下面一条水平光线在第三平面反射镜上；调节标准灯的旋转并保证灯丝机械中心始终不变，使第三平面反射镜反射回去的竖直光线和第一16线激光水平仪直接传播至标准参考板上的光线重合；调节标准灯的俯仰并保证灯丝机械中心始终不变，使第三平面反射镜反射回去的水平光线和第一16线激光水平仪直接传播至标准参考板上的水平光线重合；保证标准灯的灯丝平面与标准参考板的平面相互平行。
6.根据权利要求5所述的定标传递装调方法，其特征在于，所述步骤4包括：将第一激光测距仪和第二激光测距仪通过机械装置分别固定在微光灯和标准灯的底座上；在第一激光测距仪的前基准面上贴上第二平面反射镜，在第二激光测距仪的前基准面上贴上第四平面反射镜；通过第三升降台调节第一激光水平仪的高度，使其中一条水平光线能够在第二平面反射镜 、第四平面反射镜上；通过调节第一激光测距仪、第二激光测距仪的旋转和俯仰，使第二平面反射镜 、第四平面反射镜反射回去的水平与竖直光线，和第一16线激光水平仪直接传播至标准参考板上的光线重合。
7.根据权利要求6所述的定标传递装调方法，其特征在于，所述步骤5包括：将SVC地物光谱仪放置在第一升降台上，通过调整使SVC地物光谱仪的出光口机械中心，与标准参考板十字中心在同一高度，并保证SVC地物光谱仪与标准参考板中心连线与标准参考板的法线夹角为45°；在SVC地物光谱仪的端口机械边缘贴上第五平面反射镜，打开第二16线激光水平仪，通过调整SVC地物光谱仪的俯仰使得第五平面反射镜反射回去的水平光线，和第二16线激光水平仪直接传播至墙面上的水平光线重合；通过调整SVC地物光谱仪的旋转使得第五平面反射镜反射回去的竖直光线，和第一16线激光水平仪直接传播至标准参考板上的竖直光线重合；保证SVC地物光谱仪的端口面与标准参考板面法线夹角为45°，装调完毕后固定SVC地物光谱仪8。
8.根据权利要求2所述的定标传递装调方法，其特征在于，所述步骤6包括：
已知标准灯的功率与微光灯的功率相差两个数量级，根据公式（1.1），标准灯的照度与距离的平方成反比，移动标准灯与标准参考板之间的距离，使标准灯照度降低为与微光灯同一数量级；
（1.1）
其中，d0为标准灯距离标准参考板500mm距离；d1为标准灯距离标准参考板d1距离；E0(λ)为标准灯距离标准参考板500mm距离处的辐照度值，为已知的；E1(λ)为标准灯距离标准参考板d1距离处的辐照度值；
对标准灯进行传递定标，通过调节第二升降杆降低微光灯的高度，使其低于整个标准参考板的高度，将标准灯移动到距离标准参考板d1的位置，在此过程中始终观察标准灯上面的第三平面反射镜反射至标准参考板上面的水平和竖直光线是否和直接传播至标准参考板上的重合；用第二激光测距仪测量出标准灯与标准参考板之间的法线距离，使其在5.5-6m之间；将孔径光阑放置在标准灯前面进行遮挡杂散光，打开SVC地物光谱仪进行信号采集；
根据公式（1.1），已知标准灯距离标准参考板d1距离处的辐照度值E1(λ)，由SVC地物光谱仪输出的各个波长的辐亮度DN值信号，由公式（1.2）的辐亮度与辐照度转换关系，得出标准灯12的辐照度定标系数，即公式（1.3）：
（1.2）
其中，p(λ)为标准参考板在45°方向的反射率；E1(λ)为标准灯在距离标准参考板d1位置处的辐照度值；L1(λ)为标准灯在距离标准参考板d1位置处的辐亮度值；
（1.3）
其中，E1(λ)为标准灯在距离标准参考板d1位置处的辐照度值；DN1(λ)为SVC地物光谱仪测试标准灯的输出信号值；RE(λ)为该SVC地物光谱仪8的定标系数；
结合所述标准灯的传递定标，对微光灯进行传递定标，将微光灯放置在距离标准参考板500mm的位置，在此过程中始终观察微光灯上面的第一平面反射镜反射至标准参考板上面的水平和竖直光线是否和直接传播至标准参考板上的重合；用第一激光测距仪测量出微光灯与标准参考板之间的法线距离，使其为500mm；由于已知SVC地物光谱仪的定标系数RE(λ)，并且根据SVC地物光谱仪测试微光灯的输出信号响应值DN’(λ)，因此得出微光灯在距离标准参考板500mm位置处的辐照度值E’(λ)，即公式（1.4），从而完成辐射传递：
（1.4）
其中，E ’(λ)为微光灯在距离标准参考板500mm位置处的辐照度值；DN’(λ)为SVC地物光谱仪测得的输出信号响应值；RE(λ)为该SVC地物光谱仪的定标系数。
9.根据权利要求8所述的定标传递装调方法，其特征在于，根据标准灯与微光灯的传递定标装调得到微光灯在距离标准参考板500mm位置处的辐照度值E’(λ)，对待定标的微光辐射计进行定标；将第一升降杆所在装置移除，将待定标微光辐射计放置在距离微光灯d2的位置，根据公式（1.5）得到待定标微光辐射计的定标系数：
（1.5）
其中，E(λ)为待定标的微光辐射计距离微光灯d2距离处的辐照度值；DNEa(λ)为待定标微光辐射计输出的信号响应值；REa(λ)为该待定标微光辐射计的定标系数。
CN202310632376.3A 2023-05-31 2023-05-31 采用激光水平仪的微光光源辐射定标传递装调系统及方法 Active CN116358696B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310632376.3A CN116358696B (zh) 2023-05-31 2023-05-31 采用激光水平仪的微光光源辐射定标传递装调系统及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310632376.3A CN116358696B (zh) 2023-05-31 2023-05-31 采用激光水平仪的微光光源辐射定标传递装调系统及方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN116358696A CN116358696A (zh) 2023-06-30
CN116358696B true CN116358696B (zh) 2023-08-22

Family

ID=86909390

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310632376.3A Active CN116358696B (zh) 2023-05-31 2023-05-31 采用激光水平仪的微光光源辐射定标传递装调系统及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116358696B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117387758B (zh) * 2023-12-13 2024-03-12 中国科学院合肥物质科学研究院 一种标准参考板模拟月球微光辐射定标系统及方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05142041A (ja) * 1991-11-18 1993-06-08 Matsushita Electric Ind Co Ltd 低照度校正装置
CN105444881A (zh) * 2015-12-14 2016-03-30 中国科学院合肥物质科学研究院 自校正大气-地表光学辐射特性观测仪
CN108362374A (zh) * 2018-01-15 2018-08-03 中国科学院合肥物质科学研究院 一种野外超光谱辐照度仪的现场光谱定标和辐射定标方法
CN110823364A (zh) * 2019-11-27 2020-02-21 中国电子科技集团公司第四十一研究所 一种强光照度计定标装置及定标方法
CN112504448A (zh) * 2020-11-17 2021-03-16 中国科学院合肥物质科学研究院 一种星载成像光谱仪紫外波段的辐照度定标方法
CN213579744U (zh) * 2020-11-19 2021-06-29 江苏省计量科学研究院(江苏省能源计量数据中心) 适用于亮度计检测光路的校正装置
CN217586041U (zh) * 2022-02-21 2022-10-14 中航长城计量测试(天津)有限公司 一种白光照度计、紫外辐照度计及亮度计一体化校准装置
CN115655670A (zh) * 2022-11-11 2023-01-31 中国科学院上海技术物理研究所 变色温积分球光源下宽波段大动态范围辐射定标方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014117595A1 (de) * 2014-12-01 2016-06-02 Instrument Systems Optische Messtechnik Gmbh Verfahren zur Kalibrierung eines Spektralradiometers

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05142041A (ja) * 1991-11-18 1993-06-08 Matsushita Electric Ind Co Ltd 低照度校正装置
CN105444881A (zh) * 2015-12-14 2016-03-30 中国科学院合肥物质科学研究院 自校正大气-地表光学辐射特性观测仪
CN108362374A (zh) * 2018-01-15 2018-08-03 中国科学院合肥物质科学研究院 一种野外超光谱辐照度仪的现场光谱定标和辐射定标方法
CN110823364A (zh) * 2019-11-27 2020-02-21 中国电子科技集团公司第四十一研究所 一种强光照度计定标装置及定标方法
CN112504448A (zh) * 2020-11-17 2021-03-16 中国科学院合肥物质科学研究院 一种星载成像光谱仪紫外波段的辐照度定标方法
CN213579744U (zh) * 2020-11-19 2021-06-29 江苏省计量科学研究院(江苏省能源计量数据中心) 适用于亮度计检测光路的校正装置
CN217586041U (zh) * 2022-02-21 2022-10-14 中航长城计量测试(天津)有限公司 一种白光照度计、紫外辐照度计及亮度计一体化校准装置
CN115655670A (zh) * 2022-11-11 2023-01-31 中国科学院上海技术物理研究所 变色温积分球光源下宽波段大动态范围辐射定标方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
微光遥感器外场辐射定标光源的研制与检测;甘涛;《中国优秀硕士学位论文全文数据库》;第37-45 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN116358696A (zh) 2023-06-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1304879C (zh) 基于光程倍增补偿方法的二维光电自准直装置和测量方法
CN101907773B (zh) 一种带自准直瞄准系统的高准直太阳模拟器光学系统
CN107132028B (zh) 大视场离轴三反光学系统mtf测试装置及测试方法
CN116358696B (zh) 采用激光水平仪的微光光源辐射定标传递装调系统及方法
CN108287338A (zh) 基于误差相消原理的激光测距仪检定系统及其检定方法
CN102486404A (zh) 一种紫外弱光星等模拟及星等标定系统
CN204788422U (zh) 应用于卫星定位星敏感光学系统指标调整检测设备
CN110411479B (zh) 一种激光垂准仪数字化校准系统及应用
CN108871733A (zh) 大口径光学系统近场检测装置及其测量方法
CN112129319B (zh) 星载双光栅调制型成像仪器的入射光轴标定方法
CN111458108A (zh) 一种发射接收光轴平行度测量装置及测量方法
CN103308282A (zh) 反射式望远系统透过率高效测量系统及方法
CN110823527A (zh) 一种含有激光的多传感器光轴的校准方法
CN107817094B (zh) 一种高精度同向双光轴以及多光轴平行性调校方法
CN217586041U (zh) 一种白光照度计、紫外辐照度计及亮度计一体化校准装置
CN107817095B (zh) 一种高精度同向双光轴以及多光轴平行性调校方法
CN209927419U (zh) 一种大口径离轴反射式多光轴一致性定量测试和校准装置
CN109520526B (zh) 一种基于共光路的星模拟器标定与自准直测量系统及方法
CN114216559A (zh) 一种星上定标机构的部分孔径因子测量方法和装置
CN116519136B (zh) 一种月球直射光谱辐照度仪同光轴装调系统及方法
CN201983798U (zh) 一种紫外弱光星等模拟及星等标定系统
CN106248105B (zh) 一种自准直经纬仪双照准差标定系统
CN103134443A (zh) 一种大口径大径厚比反射镜面形自准直检测装置及方法
CN206113965U (zh) 一种自准直经纬仪双照准差标定系统
CN104570580A (zh) 一种空间分布式相机视轴夹角测试方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant