透过率的计算是红外目标被动测距技术的核心, 其精度直接影响到被测距离的精度, 而仪器分辨率又直接影响到光谱信号的精度。 为了研究光谱仪器分辨率对带平均透过率的影响, 选用氧气A带为研究对象, 采用基线拟合方式计算被测目标的带平均透过率, 利用随机Malkmus模型计算被测目标距离, 从而获得仪器分辨率对被动测距的影响。 为此, 搭建了被动测距实验系统, 通过对卤素灯光源在不同距离的光谱测量, 验证仪器分辨率对带平均模式被动测距的影响。 首先, 介绍氧气A带透过率的计算方法, 计算理论值; 以卤素灯为光源, 利用光谱仪分别测量相同距离不同分辨率的光谱曲线, 计算实测大气透过率, 分析光谱分辨率对单谱线的影响; 然后, 在分析比较透过率模型和实测透过率谱线的基础上, 对透过率计算模型进行拟合、 校正, 验证光谱分辨率对带模型的影响。 对于单条谱线, 仪器的不同分辨率可测得的谱线区别较大, 而对带平均谱线, 相同波数点的光谱信号取平均, 获得平均效应, 使得被测谱线几乎没有变化; 分辨率的模型选择需根据不同的应用场合、 不同的精度要求选择合适的分辨率。 实验结果表明: 分辨率对单谱线的透过率影响较大, 随着分辨率的降低, 被捕获的光谱信息点取值越少, 被测目标距离相关系数越小; 分辨率对带平均透过率的计算影响较小, 不同分辨率下测得的目标距离, 几乎重合; 而仪器分辨率越高则测量时间越长, 当使用带平均透过率计算被测目标距离, 在精度要求范围内, 可以适当降低仪器分辨率, 从而极大地提高测量速度, 并达到测量实时性, 同时降低系统搭建的成本。 该结论可为透过率测量的应用提供依据。

为在欠采样率条件下实现高频信号的测量与恢复，本文使用自研国产皮秒级等效时间采样光取样示波器对频率10~100 GHz的简谐波信号进行采集和恢复。该示波器中，分别采用粗、细两级延迟进位产生延迟分辨率5 ps、动态范围10 μs的触发序列，驱动高带宽取样器对信号进行取样，取样信号通过50 kHz 模数转换器输出得到测量值，即每间隔20 μs增加5 ps延迟的方式对高频信号进行一次取样，压缩比约为10⁶，实际采样率远低于奈奎斯特定理限制。根据压缩感知原理，通过傅里叶变换及等效时间采样构成测量矩阵，构成该信号测量过程的稀疏化表示，并求解L_l范数最小化问题，恢复得到被测信号波形。结果表明，最高可实现100 GHz的高频信号均方根误差小于5×10^-5的欠采样恢复，拓展了该类型示波器测量的动态范围。

弹光调制器作为高Q值的谐振器件，在高压谐振下，其谐振频率将随着自身温度升高漂移，影响了弹光调制干涉仪的稳定性和重建光谱的准确性。在建立弹光调制器振动模型和频率温漂模型的基础上，提出了基于频率跟踪和幅值调节的弹光调制器双闭环自适应驱动控制方法。在该方法中，采用数字锁相技术的频率自扫描方法实现驱动频率对弹光调制器谐振频率的跟踪；基于检测参考激光干涉图的最大光程差的变化调节驱动信号的幅值，以实现重建光谱的稳定控制，同时基于参考激光的最大光程差参数实现重建光谱的定标。在实验中该驱动控制方法应用到弹光调制傅里叶变换光谱仪中，实现了驱动频率对弹光调制器谐振频率的实时跟踪和高压功放电路的幅值调节，使得干涉图的最大光程差稳定在0.236 nm左右，其精密度为3.3%；重建光谱的最大相对误差为2.5%。此实验验证了该方法能有效稳定弹光调制傅里叶变换光谱仪的光谱分辨率。