风云三号B星（FY-3B）中分辨率光谱成像仪（MERSI）可见光星上定标（VOC）系统辐射性能随时间衰减变化，使其难以用于MERSI的在轨绝对辐射定标。本文提出一种确定VOC辐射性能衰减变化的新方法，该方法在探究太阳光定标时机与太阳天顶角和方位角依赖关系的基础上，分析MERSI相对辐射响应衰减变化的趋势；利用高质量的MODIS数据构建大气层顶双向反射分布函数模型，对MERSI约10年的在轨有效数据进行交叉定标处理，获取MERSI绝对辐射响应衰减变化趋势；将二者归一化后的差值作为VOC系统辐射性能的衰减变化值。结果表明：VOC系统辐射性能在发射初期衰减率较大，后期衰减趋势趋于平稳，且衰减率与波长相关；在发射初期，短波波长（<500 nm）处的最大年衰减率达到了49.51%，长波波长（800~1000 nm）处的衰减率相对较小，最大年衰减率均小于26%；在发射后期，除412 nm外（衰减率为1.91%），其余波长处年衰减率均小于0.64%。自仪器发射以来，基于本方法获得的VOC衰减数据与VOC监视数据之间的百分误差均小于15%。本文提出的VOC系统稳定性分析方法可为实现MERSI星上绝对辐射定标提供重要的参考。
辐射定标 星上定标系统 中分辨率光谱成像仪 反射太阳通道 光学学报
2024, 44(12): 1228005
中国工程物理研究院 总体工程研究所, 四川 绵阳 621000
光纤内窥镜被广泛应用于复杂结构狭小空间里的破坏损伤探测, 但因其固有特性及外界噪声影响致使采集到的图像呈现蜂窝网格状, 且存在30%左右的桶形畸变。针对此问题, 提出了一种基于光纤内窥镜图像标定方法, 首先设计了可自由移动的标定系统, 然后采用高斯滤波、二值化处理、mark点识别、畸变矫正等方法对标定板图像中的光纤束进行处理, 最后使用该标定方法对光纤内窥镜拍摄的不同类型的标定板图像进行标定矫正。试验结果表明, 所提标定方法适合多种场景和不同质量图像的矫正识别, 测量误差仅为10 μm。
光纤内窥镜 标定系统 畸变矫正 微位移 optical fiber endoscope, calibration system, disto
北京信息科技大学高动态导航技术北京市重点实验室, 北京 100000
针对高旋弹用MEMS-IMU在传统标定方法中不能全面激活误差, 且存在标定流程复杂、标定效率低的问题, 设计一种高旋弹用MEMS-IMU自动标定系统和方法。首先分析了高旋弹用MEMS-IMU输出特性, 构建误差模型, 设计十二位十八速的标定方案, 并优化转台转动方案。通过自动标定系统, 实现高旋弹用MEMS-IMU的自动标定。实验结果表明, 该方法能实现对高旋弹用MEMS-IMU的自动标定, MEMS陀螺仪滚转、俯仰和偏航轴精度较传统方法分别提升98%,72%,73%以上; MEMS加速度计三轴精度分别提升53%,47%,7%, 同时整个标定流程时间大幅减少, 提高了标定效率。
高转速环境 自动标定系统 high-speed rotation environment MEMS-IMU MEMS-IMU automatic calibration system
1 郑州轻工业大学 物理与电子工程学院 河南省磁电信息功能材料重点实验室，河南 郑州 450000
2 郑州轻工业大学 物理与电子工程学院 郑州市信息光学与光电技术重点实验室，河南 郑州 450000
3 浙江大学 光电科学与工程学院 现代光学仪器国家重点实验室，浙江 杭州 310027
为提升线结构光传感器的标定效率与精度，设计了一种集成自背光可调节位姿的平面棋盘格-同心圆互补线结构光标定系统。该系统基于同心圆圆心的真实投影位置与投影椭圆圆心位置的几何关系，建立非线性优化偏心误差补偿模型，精确得到透射投影下圆心偏心误差补偿位置。该方法与传统标定方法对比降低重投影误差84.7%，有效解决了圆形标志物偏心误差补偿的高精度标定难题。通过将相机坐标系下过光心、光条中心线的平面与靶标平面结合，多次获取空间交线的坐标信息增加特征点，并使用最小二乘法拟合光平面方程，解决了因特征点少从而平面拟合标定精度较低的问题。在复杂环境下重复实验测得大尺寸砂轮外径误差均值为0.005 1 mm，结果表明该标定系统具有一定的准确性和简便实用性。
线结构光 标定系统 偏心误差补偿 平面拟合 line structured light calibration system eccentric error compensation plane fitting
东北林业大学机电工程学院, 黑龙江 哈尔滨 150040
受到测量方法的限制,现有的辐射校准系统只能在小-中型红外成像模拟器光学系统的透过率发生变化时实现辐射测量,无法在大型红外成像模拟器的视场光阑发生变化时实现辐射测量。针对大型红外成像模拟器部分仿真状态无法评估的问题,提出基于成像/光强变化响应的测量方法,并设计新型红外辐射校准系统。系统研制完成后,针对红外成像模拟器多辐射参数测量的需求,提出多参数标定方法进行系统标定。系统的辐射照度为6×10 -10~7×10 -4 W/cm 2,工作波段为2.05~2.55 μm和3.70~4.80 μm,测量不确定度为1.88%。最后,利用新系统校准大型红外成像模拟器在不同仿真状态下的输出辐射。校准结果表明,新方法和新系统可以使大型红外成像模拟器在全仿真状态下实现多参数测量。
成像系统 红外成像模拟器 红外辐射校准系统 成像/光强变化响应 多参数标定
1 西安理工大学自动化与信息工程学院，陕西 西安 710048
2 中国空间技术研究院西安分院，陕西 西安 710100
3 北京圣涛平试验工程技术研究院，北京 100089
针对国内加速器束流快速标定的需求并参考欧洲航天局的单粒子翻转监测器，本文成功研制重离子单粒子效应标定系统，并成功应用于国内串列重离子加速器束流的单粒子效应试验标定。试验结果表明，11种重离子分别在入射角度为0°、45°和60°的辐照下，可以标定系统在“00”和“FF”数据模式下的SEU（Single Event Upset）截面数据。通过与国内外主要加速器的单粒子翻转试验数据结果的比对，分析标定系统内部单粒子翻转物理分布图，验证所设计的单粒子标定系统可以对重离子加速器中束流的准确性和均匀性进行准确监测。
超快光学 单粒子效应 重离子加速器 试验标定系统 激光与光电子学进展
2021, 58(17): 1732001
1 中国科学技术大学环境科学与光电技术学院，安徽 合肥 230026
2 中国科学院安徽光学精密机械研究所环境光学与技术重点实验室，安徽 合肥 230031
3 中国科学院区域大气环境研究卓越创新中心，福建 厦门 361000
4 中国科学院大学，北京 100049
5 安徽医科大学药学院，安徽 合肥 230032
HOx(OH, HO2)自由基是大气中重要的氧化剂, 准确测量大气HOx自由基的浓度对研究大气光化学反应机理有着重要作用。 气体扩张激光诱导荧光技术(FAGE)已广泛应用于HOx自由基的外场观测, 准确标定是FAGE系统准确测量大气HOx自由基的重要前提。 介绍了一种可以产生准确OH和HO2自由基浓度的便携式湍流标定系统。 该系统是基于低压汞灯产生的185 nm线辐射处于湍流状态的H2O和O2产生一定浓度的HOx自由基。 该系统中产生的自由基浓度分布均匀, 适用于多种平台的系统标定。 为了准确计算出湍流标定装置中产生HOx自由基的浓度, 分别开展了氧气和水汽吸收截面的测量。 利用高精度的腔衰荡光谱(CRDS)系统测量臭氧浓度, 并用冷镜式露点仪对温湿度计测量水汽的浓度进行修正, 提高标定系统HOx自由基浓度计算的准确度。 为了便携化湍流标定系统的外场应用, 快速获取标定系统中产生的HOx自由基的浓度, 测量了用于探测汞灯光强的光电倍增管的灵敏度因子, 实现用汞灯光强代替标定系统中产生的臭氧浓度。 考虑到HOx自由基的活性比较高, 在湍流标定系统传输的过程中会有一定的壁碰撞损失, 通过改变汞灯和标定装置出气口之间的距离对HOx自由基在标定系统中的壁碰撞损失进行定量测量。 将搭建好的湍流标定系统应用于基于气体扩张激光诱导荧光技术HOx自由基探测系统(FAGE-HOx)的准确标定测试, 根据OH自由基在标定系统中的壁碰撞损失对FAGE系统中探测的OH自由基荧光数进行修正, 实验结果表明修正后的OH自由基荧光数和OH自由基浓度之间有着良好的相关性, 这说明HOx自由基湍流标定系统具有很好的准确性, 并且体积小方便携带, 适用于外场复杂环境条件下的系统标定。
湍流标定系统 HOx自由基 气体扩张激光诱导荧光技术 Turbulent calibration system HOxradical FAGE 光谱学与光谱分析
2021, 41(8): 2384
1 南京信息工程大学 江苏省大气环境与装备技术协同创新中心, 江苏 南京 210044
2 中国计量科学研究院 热工计量科学研究所, 北京 100013
吸收式激光雷达在大气环境探测领域中发挥着重要作用, 其数据的准确性、复现性以及不同系统测量结果的可比性都直接影响到系统测量数据对环境治理工作的价值。基于气体分子对光波的差分吸收原理, 设计了一体化吸收式激光雷达校准系统, 采用与多种不同标准浓度气体对比的方法实现对雷达系统的精确校准。通过对雷达校准系统的核心部件--多程反射腔进行了仿真模拟, 确定了系统中反射腔镜片的相关参数。最后利用甲烷气体对这一标定系统进行了测试。实验表明, 该校准系统可以在一个大气压内实现对激光雷达的快速校准。
大气光学 吸收式激光雷达 校准系统 多程反射腔 atmosphere optics differential absorption lidar calibration system multi-pass reflective cavity
针对国内军用及民用各类型天线及目标特性测量常用的紧缩场静区平面波幅相性能现场校准需求, 开展了 0.3~110 GHz紧缩场现场校准系统的优化设计。研制了微波幅相收发系统、一体化接收探头天线和八自由度、高精确度可移动大型极坐标扫描设备(半径 3m, 平面度均方根值 0.04 mm), 完成了大型紧缩场静区性能校准系统的研制。利用某航天单位的紧缩场对系统性能进行了现场试验验证, 结果表明, 研制的校准系统功能强, 指标高, 可以满足各类型紧缩场校准需求。
紧缩场 幅相性能 校准系统 Compact Antenna Test Range amplitude-phase performance calibration system 太赫兹科学与电子信息学报
2019, 17(4): 676
