遥感信息定量化要求高精度的光谱辐射定标技术支撑, 使传感器获取数据可比较性、测量精度和长期稳定性得到保证, 溯源于低温绝对辐射计的定标技术是发展趋势.为提高红外绝对光谱响应率定标精度, 在一种薄膜热电堆传感器上加装镀金反射半球, 研制了红外陷阱探测器作为标准传递探测器.利用电替代技术, 测试了红外陷阱探测器光谱响应线性、空间响应均匀性和稳定性.通过溯源于低温绝对辐射计的光谱辐射定标系统, 标定了其在1.1～3.0 μm短波红外波段的绝对光谱响应率, 合成不确定度小于1%.将红外陷阱探测器应用于红外光谱辐射定标, 可缩短低温绝对辐射计的红外光谱功率标准传递链路并提高定标精度.

介绍了溯源至低温辐射计的紫外绝对光谱响应度测量装置, 对硅陷阱探测器在三个激光波长点进行了绝对光谱响应度校准实验.测量了硅陷阱探测器的空间均匀性和非线性系数, 分析了影响测量准确度的各不确定度分量.实验表明：硅陷阱探测器在紫外波段266、325、379 nm三个激光波长点处的绝对光谱响应度测量扩展不确定度分别为0.19%、0.14%、0.11%, 可作为紫外波段光辐射功率基准保持和传递的标准探测器, 用于提高紫外波段光谱辐射度的校准能力.

为了获得更高精度的目标光谱偏振特性，结合现有的标准探测器技术与偏振探测技术原理，研制了一种光谱偏振分析仪。采用连续等角度间隔旋转检偏器对目标信号进行强度调制，通过傅里叶级数算法能够显著降低检偏器定位误差引起的偏振度测量不确定度。利用优化设计的测量主光路和大动态范围线性优良的标准陷阱探测器，保证了偏振度测量精度。利用可更换窄带滤光片实现了光谱偏振度测量。经实验验证，在0.1~0.99偏振度的范围内，光谱偏振分析仪的测量不确定度为0.15%。

针对高稳定度遥感器在轨相对定标监测系统关键技术进行研究, 阐述了工作原理和关键技术。 研制了基于可见/短波红外双波段陷阱结构的高稳定度定标探测器组件, 通过选择高灵敏度单元可见和短波红外光电探测器, 一方面使探测器组件工作在线性更好、 暗电流更低的零偏置光伏电路模式, 另一方面使探测器组合成为复合型陷阱光机探测模式, 并在模拟前放电路和数据采集环节进行了关键参数设计, 完成了星载定标辐射源输出辐射的高稳定度相对定标监测系统设计。 通过实验室内积分球以及国家计量技术机构提供的标准灯的辐射测试结果表明, 系统获取的码值相对标准方差达到0.030%～0.046%(可见通道)和0.040%～0.059%(短波红外通道), 实现了相对定标系统的高稳定度监测, 为未来遥感器在轨相对定标提供一种优良的解决方案。

低温辐射计作为拥有10-4不确定度的辐射初级标准已经开始运用于遥感 器辐射定标领域。总结了低温辐射计的高精度初级标准传递至星载遥感器的定标过程,详细介绍了标准传 递链中各级标准的不确定度。通过VXR、TXR在NASA的EOS计划中的应用及国内辐亮度探测器对FY-2号的实际 定标,展现了溯源于低温辐射计的定标技术广阔的应用前景。

为了实现对太阳辐射的绝对测量和大气特性的精确反演, 研制了光谱覆盖范围在04～10 μm的高精度太阳光谱辐照度仪。 太阳辐照度仪采用Fèry棱镜实现入射太阳光的色散, 闭环控制光谱扫描机构的方法实现光谱扫描。 论文详细介绍了太阳辐照度仪光谱扫描测量部分的设计。 给出了Fèry棱镜的设计要求, 实现单一元件完成光谱色散; 利用陷阱探测器进行光谱采集, 保证了测量精度; 结合探测器的性能参数, 说明了温控的需求和方法; 介绍了光谱扫描结构的设计方法, 实现了精确的波长定位; 给出了音圈电机的参数、 稳定性和供电要求, 实现了0025%的波长定位误差。 开展室外观测实验, 实现了04～10 μm波段的太阳细分光谱扫描测量, 并分别与可见-短波红外光谱仪和自动太阳光度计(CE318)进行了对比。 结果表明, 辐照度仪的光谱扫描测量结果的吸收峰波长值吻合, 与CE318全天测量数据的相对偏差小于013%, 可见波段的光学厚度的相对偏差小于2%, 近红外波段的相对偏差小于4%。

辐亮度探测器由陷阱探测器、滤光片和精密光阑等构成，其辐亮度响应度可溯源于低温绝对辐射计。通过精确测量陷阱探测器绝对光谱响应度、滤光片光谱透射率、精密放大电路增益、光阑尺寸及间距等参数获取了辐亮度探测器的绝对光谱辐亮度响应度，并对其进行了整机性能测试，评估了绝对光谱辐亮度定标过程中的不确定度，定标联合标准不确定度优于1.26%(置信概率系数k=1)，满足光学遥感器高精度定标应用需求。

陷阱探测器是太阳光谱辐照度仪中的核心部件,其响应率会随温度变化,为了保证在野外大温度范围内太阳光谱辐照 度的长期高精度观测,需要对其进行自动温度控制。提出了使用半导体制冷器(TEC)来进行温控的方法,分别 设计了基于DSP和基于ADN8830两种温控电路来实现TEC的驱动控制,基于DSP的方法使用数字温度传感 器DS18B20作为温度传感器,通过开关-PID算法产生控制信号来驱动TEC,基于ADN8830的方法使用热敏 电阻作为温度传感器,采用内部的集成算法来进行温度控制。通过实验对两种温控电路的效果进行 了比较测试,结果表明,相较于基于DSP的方法,基于ADN8830的温控方法简单且效率高,能够 在－10℃?40℃的范围内,快速、有效地控制陷阱探测器的温度,使其稳定工作在25±0.12℃的范围内。

为了实现光学元件、光学薄膜等高反射比、高透射比的测量，以单次反射测量法为基础，并结合激光稳功率技术、双光路测量技术以及精密探测技术，建立了一套精密测试系统，实现对光学元件632.8 nm和1 064 nm两个波长下高反射比与高透射比的测量。实验和测量不确定度分析验证测试系统在632.8 nm波长下高反射比与高透射比的测量不确定度优于0.008%，在1 064 nm波长下高反射比与高透射比的测量不确定度优于0.015%。