为使空间振幅调制偏振光谱仪对系统误差具有最小的灵敏度，以测量矩阵条件数作为目标函数，采用遗传算法对仪器调制模块中双复合光楔晶轴方位角和偏振片方位角的优化组合进行仿真分析，并给出了相应的最优角度组合。以偏振度测量精度为评价函数，在给定的器件误差范围内，对多种不同角度组合设置进行仿真实验。仿真结果表明，当仪器角度参数组合的测量矩阵条件数为1.733时，偏振度测量精度优于0.01的概率为98%，比测量矩阵条件数为1.966和3.257的角度参数组合的概率分别提高了23%和64%。该研究为空间振幅调制偏振光谱仪元件参数设计与选取提供了理论依据。

基于空间振幅调制的偏振测量技术，通过由复合光楔和检偏器组成的偏振调制模块将入射光偏振信息调制到空间维，再结合色散模块能够在单次测量中同时获取目标的偏振信息和光谱信息。首先，介绍了系统测量原理，推导出系统调制和解调方程。然后，通过对解调方程的分析，证明了系统具有区分不同偏振态入射光的能力，评估了检偏角对测量结果的不确定度和系统调制效率的影响。最后，给出了系统空间维和光谱维的定标方法，利用系统原理样机进行了偏振测量实验。实验结果表明，系统偏振度测量误差小于0.060，斯托克斯参数Q、U、V的测量误差分别小于0.052、0.035、0.057，测量结果说明了理论分析的正确性。

碳化硅陶瓷分离膜具有高亲水性、耐化学腐蚀、抗膜污染等优异性能，在大宗废水、强腐蚀废水、高温废水等的高效处理中受到广泛的关注。然而，碳化硅是典型的强共价键化合物，碳化硅陶瓷膜制备过程具有烧结温度高、制备能耗大等问题。本文采用优选的低熔点化合物作为烧结助剂，经1 000 ℃烧结制备了高强度、孔径均匀的碳化硅陶瓷分离膜。研究了烧结助剂含量对碳化硅陶瓷膜微观结构、孔径分布、相组成及油水分离性能等的影响。研究表明，低熔点烧结助剂连接碳化硅颗粒形成陶瓷的骨架结构，随着烧结助剂含量从10%(质量分数)增加到30%，碳化硅陶瓷膜的孔隙率从42%降低到35%，同时平均孔径从3.5 μm降低到2.1 μm，成孔模式由碳化硅颗粒堆积过渡到烧结助剂成孔。纯水实验表明，烧结助剂含量为30%时，随着跨膜压差从0.2 bar增加到0.5 bar碳化硅陶瓷膜的分离通量从120 L/(m2·h)增加到306 L/(m2·h)；油水分离实验表明，当跨膜压力差为0.2 bar时碳化硅陶瓷膜的截留率和分离通量分别为93.3%和123 L/(m2·h)。

高精度的质心定位是基于单平行光管与分离式二维转台的几何定标方法的关键,但仪器的相对响应差异会影响质心定位精度。因此,提出了一种基于相对响应校正的质心定位精度提升方法,可有效地提升质心定位精度,进而提升几何定标精度。基于多角度偏振成像仪的实验室几何定标实验证明了所提方法的提升效果。提升效果在大视场区域中更为显著,最大几何定标精度约为0.1 pixel。最终,基于所提质心定位精度提升方法在实验室中获得了高精度的多角度偏振成像仪几何模型参数,模型拟合残差优于0.1 pixel。

基于固体的光声效应理论, 建立了石墨烯薄膜光声效应的理论模型, 推导了石墨烯薄膜光声信号的声压表达式。对不同基底的石墨烯薄膜进行了超快脉冲激光下的光声理论计算和实验测试, 对比发现, 计算值与实验值在频域内的变化趋势基本吻合, 有效验证了理论模型的正确性。进而, 利用灵敏度分析法对影响石墨烯薄膜光声效率的相关因素进行研究, 结果表明, 石墨烯薄膜的厚度变化(5~15 nm)对光声效率影响微弱, 灵敏度系数低于0.01；基底材料的蓄热系数对光声效率有显著影响, 灵敏度系数约为1.88, 蓄热系数较低的基底材料表现出的声学性能更好；环境气体的密度、热导率和比热的灵敏度系数分别为1.09、0.97和0.9, 石墨烯薄膜产生的声压级大约与环境气体比热的倒数成正比。研究结果对于石墨烯薄膜在光声扬声器等相关领域的应用具有指导意义。

为提高多角度偏振成像仪(DPC)的实验室几何定标精度,分析了平行光管发散角对像点定位精度的影响,建立了误差模型,并通过改进几何模型参数拟合时的目标方程来校正像点定位误差。对比验证实验结果表明,所提方法提升了基于平行光管的几何定标方法的定标精度,在视场角较大时提升效果更明显,当平行光管发散角为2°且入射视场角50°时,定标精度至少提升0.15 pixel。高精度的实验室几何定标将为DPC实现在轨高精度地理定位,多角度、多光谱及偏振图像配准提供精确的初始几何参数。

对于无星上定标系统的大视场大气探测载荷,利用广阔的海洋无监测定标场(SNES)进行基于统计方法的在轨替代定标,是国际上公认和推荐的方法。基于大气气溶胶多角度偏振探测仪(DPC)的载荷工作原理和一级数据产品的特点,在确定反射率基定标的基础上,通过海表双向反射率分布函数(BRDF)的大气传输仿真计算确定了合适的角度阈值,以降低非大气分子散射的干扰;同时对定标场的环境参量进行了统计分析,解决了统计定标中数据筛选与误差评估的核心问题,最终实现了DPC可见光波段在轨定标系数变化的精确评估。在考虑定标源和仪器实验室定标误差合成后,绝对辐射定标系数的最终定标误差在1.24%~4.76%之间。