首先,简述红外光电探测器的发展历史以及分类,可分为室温探测器和低温探测器。然后对每种探测器所使用的 材料进行了介绍,室温探测器介绍了氧化钒、无定型硅,低温探测器介绍了碲镉汞(HgCdTe)、量子阱和锡化 物超晶格,以及它们在三代红外光电探测器方面的研究进展。最后,介绍了黑硅材料以及黑硅在探测器应用中的最新进展。

在研究以太阳光为主的可见光波段的大气辐射传输过程中,成像时遥感器位置的变化导致了太阳高度角 有所变化,从而使图像接收的能量有所不同。阐明了太阳高度角的基本概念并利用辐射传输模型Modtran5定 量分析了不同太阳高度角对遥感器入瞳处能量的差别,在总结其他学者研究天顶角校正的基础上通 过数值模拟的方法建立不同天顶角时刻的辐射能量同0
天顶角的辐射能量的关系模型,从而实 现校正。校正后的入瞳处辐亮度同原0
天顶角辐亮度对比,校正结果相对误差小于1%,结果较为理想。

分析了闽西地区近地面部分高度的折射率结构常数在部分月份的变化特点,结果表明:该地区的近地面折射 率结构常数日变化具有较明显的局地特征;白天近地面折射率结构常数高度分布特点符合“－2/5”规律,夜间近 地面折射率结构常数高度分布特点符合“－1/3”规律;在10?12月中,由于云量的影响, 11月的湍流 强度最弱, 10月湍流强度最强；同高度条件下,晴天的折射率结构常数约是阴天的折射率结构常数2倍以上。

介绍了自主研发的激光诱导击穿光谱技术(LIBS)煤质在线检测设备,可完成自动取样并带有自清洁系统,能实时对电厂输煤管道中 煤粉的C、Ca、Mg、Ti、Si、H、Al、Fe、S等元素进行自动定量分析并转化为工业分析(发热量和灰分)结 果。提出了飞灰含碳量在线检测成套方案并研制了自动采样及LIBS检测装置,建立了去除C线中Fe线的数 学方法,利用二阶多元非线性逆回归模型建立了定标方程来校正基底效应,获得了0.26%的C元素测量精 度。开发了便携式LIBS设备用于土壤污染物的现场检测,可对土壤中的重金属污染物进行快速的定性分析。

降水现象是全球水循环和气候变化的重要研究对象。降水粒子谱资料在天气现象的自动观测、云微物理过 程研究和气象雷达回波订正等领域有重要应用。基于线阵图像传感器的降水观测系统可获取降水粒子图像信 息,为雨滴的微物理特性研究提供原始资料。在简述基于线阵图像传感器的降水测量系统工作原理基础上,分 析了线阵降水测量关键技术及线阵数据处理相关问题,分别从光学系统参数需求、线阵传感器高速扫描和线 阵数据处理等方面进行了讨论,以期线阵图像采集技术能更好地应用于降水测量。

利用2007?2010年4年间的CALIPSO 5 km二级云数据对中国海及其周边海域层数不同的云的出现概 率(COF)随年度、月份和区域的变化进行了统计分析,并将2007年、2008年的部分统计结 果与MODIS数据的统计结果相比较。结果表明:在研究区域,不同年份层数相同的云的出现概率差别小于3%,且 不同年份的出现概率区域分布相近,在靠近赤道的海域高于80%,在20
N附近海域低于50%,这与MODIS数据 的统计结果相一致;同一年不同月份的出现概率差异明显,但是4年都是在6、7月出现最大值,层数相同的云的 出现概率随纬度变化而明显变化。

海冰是制约北冰洋航路开发最为重要的因素之一, FY-3卫星上搭载的中分辨率光谱成像仪(MERSI)扫描范 围大,一天之内可获得5次以上极地同一地区观测数据,有利于北冰洋海冰状况的动态监测。以格陵兰岛附 近海域为研究区域,利用2011年6月13日MERSI多波段数据,经过辐射定标、投影定位等预处理后,以两波段 比值和归一化差分积雪指数(NDSI)作为判别指标,采用最大类间方差阈值法对指标图像进行分割,实现海冰、 海水和云的区分,准确获取格陵兰岛附近海冰分布信息。该研究可为国产卫星数据在北冰洋航路选择和航 运安全保障方面的应用提供技术支持。

提出了一种差分光学吸收光谱(DOAS)测量中LED光源的恒温控制方法。采用半导体制冷片作为控温元件 来控制LED温度,应用PID算法动态调节半导体制冷片的工作电流,实现了DOAS测量过程中LED光源的温度 恒定。介绍了恒温控制系统的硬件设计和软件流程,并对控温效果和LED谱的稳定性进行了测试。测试 结果表明,提出的恒温控制方法能有效克服环境温度变化对LED光源温度的影响,温度控制精度达 到了±0.1℃。在相同的测试条件下与无恒温相比,具有恒温功能的LED光源剩余噪声明显偏低,进 一步验证了设计方案的可行性。

人眼是一个不完善的成像系统,存在各种像差,包括轴上像差及轴外像差, 这些像差都会影响视网膜 的成像质量。而现阶段大多数人眼像差的检测方法主要针对轴上视场像差的测量,比如离焦、像散以 及部分高阶像差的测量。因此提出了基于Hartmann-Shack波前传感器的人眼离轴像差的测量方法,建立 测量系统并进行实验研究,当离轴角度从0
偏离到左右各5
、10
时, 均方根(RMS) 值分别从1.12变化到1.36(1.52), 1.41(1.96),结果表明随着离轴角度的增 加人眼外围视野的成像质量显著下降,原因一方面是人眼离轴像差的增大,另一方面是由于外围视野的感光细胞密度降低。

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。