本文介绍了一种基于光电倍增管的锁相放大光电探测系统, 并定量地对系统中光电倍增管、放大电路、高压电源的噪声特性进行研究, 发现高压电源的纹波对系统噪声的影响很大。实验利用三台不同纹波的高压电源测试系统噪声, 发现在无光条件下, 系统噪声以光电倍增管暗噪声为主, 高压纹波噪声近似线性地耦合进系统噪声中;在有光条件下, 系统噪声以阳极电流散粒噪声为主, 高压纹波贡献的噪声既随光电流增大而增大也与高压纹波正相关。基于以上研究, 分析了高压电源的传递函数并优化反馈系数, 设计了高稳定低纹波高压电源, 高压纹波小于 5 mV。系统整机信噪比测试表明, 使用自研高压可显著提升系统信噪比, 相比较于其他高压电源(纹波 15 mV, 50 mV), 最大信号下分别提升了 38%和 125%。

针对星载漫射板远紫外波段（140~240 nm）的双向反射分布函数测量过程中，探测器响应线性问题和紫外光源稳定性差的问题，提出一种采用光源监测比例补偿的相对测量方法.根据测量方法设计了一种基于六自由度转台结构形式的测量系统，该系统采用漫射板两维平移+两维转动、探测器两维转动的组合运动形式，可实现漫射板半球空间内任意点、任意方位的双向反射分布函数测量.用所提方法进行测量实验，并对影响系统测量结果的主要因素进了不确定度分析，结果表明总测量不确定度约为5.5%.

光学传递函数是评价光学系统成像质量的重要指标。基于为数字航空摄影相机设计的一种新型航空镜间快门的工作特性，镜间快门在控制曝光过程中改变了相机光学系统的光瞳形状，意味着点扩展函数的改变，从而改变了光学系统的传递函数。将光学系统视为一个空间频率的滤波器，以傅里叶积分变换和光的标量衍射理论为基础，将孔径光阑的变化过程与光瞳函数建立关系，应用二次傅里叶变换法得到光学传递函数，分析快门在工作周期内对光学传递函数的影响。通过对计算结果与测量结果的对比分析可知，传递函数的最大绝对误差为0.196，最大相对误差为-0.274，有较好的准确度和重复性，并且缩小镜间快门开始和关闭阶段所用时间占整个曝光时间的比例，可以提高系统的综合传递函数，为中心快门的优化设计提供理论依据。

在全景式航空相机摆扫成像过程中,由于机载环境振动隔离不彻底，造成扫描反射镜位置波动，引起视轴的抖动，使图像沿摆扫方向产生扭曲及拖影现象。针对上述问题，建立了飞行速度、高度及目标水平倾角与俯仰轴补偿速度之间的几何模型，分析了外界扰动造成图像扭曲的成因以及俯仰轴补偿精度对图像拖影程度的影响；通过模型建立和参数分析，得出了俯仰轴控制系统的动态和稳态性能指标及稳健性要求；利用实验室动态目标发生器、平行光管模拟相机与景物间的相对运动，对控制系统的精度进行试验验证；振动环境下对外景成像，验证控制系统的抗扰性能。试验结果表明：俯仰轴控制系统的稳速误差小于0.005°/s，几乎可以完全抑制图像拖影现象；系统对7 Hz以下的干扰信号速度补偿残差小于0.1°/s，可以有效补偿干扰造成的图像扭曲现象。

远紫外光栅色散型成像光谱仪在空间大气遥感领域主要用于电离层、 热层、 极光和辉光的探测。 文章根据临边与天底结合的大气成像光谱探测原理， 提出了探测方案， 设计了适用于远紫外波段的光栅色散型成像光谱仪的两种光学系统， 并选择了平面光栅结构进行研制集成， 在国内首次获得了原理样机。 样机工作波段为120～180 nm， 望远系统采用离轴抛物镜， 光谱成像系统采用改进型的Czerny-Turner结构， 探测器使用远紫外响应背照型增强CCD。 搭建了相应的实验系统对样机的基本性能参数进行了测试， 测得光谱分辨率约为2 nm， 空间分辨率0.5 mrad。 这种远紫外光栅色散型成像光谱仪的研究对完善我国大气遥感事业具有重要的研究与应用价值。

为了实现对大气层中辐射波长分布在真空紫外和近紫外波段(115～300 nm)的粒子探测， 完善大气遥感， 设计了一种高分辨率成像光谱仪， 并开展了原理样机的研制。 根据国外已有载荷进行分析， 选用了以离轴抛物镜为望远系统、 Czerny-Turner结构为成像光谱系统的光学方案; 针对真空紫外波段辐射弱的特点选取了带有MCP的二维光子计数型探测器。 为了实现该光学系统的宽波段成像功能， 在像差理论的基础上引入了几何与一阶微分的数学方法， 解决了传统结构像差校正不均匀、 空间分辨率低的缺点; 最终设计得到了改进型的成像光谱仪。 对设计结果进行模拟和光谱分辨率计算分析可知这种成像光谱仪全视场全波段调制传递函数值在0.6以上， 光谱分辨率达到1.23 nm， 具有良好的性能。 这种方案工程实现性好， 性能优越， 设计方法和设计结果合理可行。

介绍了我国自主研制的用于地外太阳紫外光谱测量的FY-3紫外臭氧垂直探测仪，利用该仪器成功获得了地外太阳紫外光谱数据。该紫外臭氧垂直探测仪是一台结构紧凑，工作波段为160~400 nm的紫外-真空紫外光谱辐射仪。报导了该探测仪的组成和工作原理，描述了它的3种工作模式，即大气模式、太阳模式和标准灯模式。介绍了太阳模式下该探测仪的光谱辐照度定标，受光源性能所限，光谱辐照度定标分160~300 nm 和250~400 nm两个波段进行。最后，给出了利用紫外臭氧垂直探测仪获得的太阳紫外光谱和数据处理结果。结果表明，利用该探测仪在轨获得的160~400 nm太阳连续光谱和250~340 nm间 12个特征波长的太阳分立光谱与美国SBUV/2获得的测量数据的一致性在±5%以内。

开发了提取FY-3A紫外臭氧垂直探测仪遥感数据并进行处理的星上数据预处理软件。预处理包括引入仪器光谱响应度地面辐射定标数据，进行角度响应修正、非线性修正、换档比及漫反板衰减修正等。介绍了软件修正功能的原理，结合紫外臭氧垂直探测仪的在轨测量模式建立了相应数据修正算法和模型，并将修正算法和模型转化为功能丰富的星上数据预处理软件。使用该软件得到了在轨测试的太阳紫外光谱预处理数据，并以此为例给出了验证结果。分析比对表明，FY-3A星紫外臭氧垂直探测仪的全部软件功能均已得到实现，所测太阳紫外光谱与国外仪器数据比对其一致性达到±5%以内，验证了数据预处理软件的正确性。

分析了大气临边成像光谱探测的原理，依据应用要求设计研制了光栅色散型紫外/可见临边成像光谱仪原理样机。该样机采用宽波段折射式消色差前置望远光学系统与改进的Czerny-Turner光谱成像系统匹配的结构形式，工作波段为540~800 nm(一级光谱)和270~400 nm(二级光谱)，通过切换紫外、可见带通滤光片来实现两个波段分别探测，质量为8 kg， 体积为450 mm×250 mm×200 mm。用该样机进行了实验室光谱实验，并对光谱分辨率进行了分析，测量了该样机的实际光谱分辨率。测量结果表明，该样机的实际光谱分辨率为1.3 nm，接近其理论光谱分辨率1.12 nm，满足设计指标1.4 nm的要求，并具有体积小、质量轻等特点，适合空间遥感应用。

描述了FY-3A气象卫星紫外臭氧垂直探测仪的组成和4种主要工作模式，即大气测量模式、太阳连续测量模式、太阳分立测量模式及标准灯测量模式。在此基础上对在轨运行的任务进行了分析说明。针对仪器运行参数多、测量模式转换复杂等特点，提出了合理的在轨运行控制方案，介绍了其程控设计要点与实现。给出了FY-3A星紫外臭氧垂直探测仪在轨测量的太阳模式和大气模式紫外辐射遥感数据，其太阳分立模式波长重复性为±0.03 nm,自动增益转换功能使系统的动态范围达到106量级。实验结果表明，FY-3A星紫外臭氧垂直探测仪在轨工作正常，测量模式转换和执行准确，其运控方案完备，数据获取有效，仪器在轨工作处于最佳性能状态。