采用IFA-300热线风速仪对由成都光电研究所研制的压缩气体驱动的标准型风刀在不同压强下刀口处的风速进行了 标定,并对风刀刀口处的流场特性进行了研究,实验结果表明,风刀刀口处的风速与压缩气体的压强成线性关系,压强 越大,刀口处的风速也越大;风刀刀口处流场的稳定性和均匀性与流场的具体位置有关,风刀风道中心位置的流 场流速最大,不稳定度最低,大约为2%;在风刀风道的边缘位置,流场流速最小,不稳定度最高,不稳定度接近28%左右。

应用K均值聚类算法识别雷暴云团,对其进行追踪,通过线性外推的方法进行预报,并采用雷达反射 率因子Z和降水强度I的统计关系式Z=AIb对雷达实测的Z值与相应地面雨量计实测的雨强数据进 行比较,经过回归统计分析,分别得到不同降水量级下的A、b系数,获得相应降水估算方程。选 取2007年9月18日降水过程的南京雷达资料,对这种雷暴云团的识别追踪方法进行了详细说 明,并对预报结果进行了验证。结果表明：该方法能够较好地识别追踪和外推预报雷暴 云团,对短时降水能做出比较准确的估算。

利用2008年South Pole的探空资料,通过大气温度和风速廓线,确定了South Pole地区冬季(6, 7, 8月)和夏 季(12, 1, 2月)的大气边界层结构、边界层和对流层顶的高度。对近地面的温度、水汽压、风速和 风向进行了统计分析。结果表明, South Pole大气边界层大多时候为稳定型,但在夏季也存在不稳定 的情况,尤其在1月份较多;夏季夜晚的边界层平均高度为389 m,比白天的304 m大,冬季夜晚的边界层平均 高度为591 m,大于夏季夜晚;夏季白天对流层顶平均高度比夜晚略大,分别为6172 m和5770 m。South Pole高 层大气理查森数的倒数基本都小于4,发生湍流的可能性很小。

傅里叶红外光谱分析方法具有分辨率高、光通量大、频带宽等优点,在痕量成分分析领域应用广泛。在污染 大气成分在线监测过程中,准确的标准光谱数据库是进行大气成分探测的首要条件和计算基础。开发了一套 可用于红外光谱在线分析的校准光谱数据库平台,研究在使用傅里叶红外光谱仪进行实际测量的过程中,影响 表观光谱的仪器因素,具体包括仪器分辨率、切趾函数和入射辐射的立体角等。在此基础上,对傅里叶 红外光谱仪仪器线型函数进行建模,实现高分辨率校准光谱的环境参数和仪器线型函数匹配,建立了 一套基于HITRAN的红外光谱定量校准数据库,并给出了基于该数据库的仿真校准光谱实例。该数据 库可用于大气痕量和微量成分的红外光谱分析研究。

Ring效应描述了由于大气的转动Raman散射导致的太阳夫琅禾费线变弱的现象,这种现象 受气溶胶光学性质的影响,因此可以通过模拟Ring效应反映气溶胶状况。研究了基于Monte Carlo大气辐射传输模 型(McArtim)模拟计算Ring 效应的方法。采用合适的大气参数带入模型,计算总光子中发生转动Raman散射 的光子数的概率来衡量Ring效应的强度,并将模拟计算的Ring强度结果和MAX-DOAS系统实测的Ring效应 强度进行对比,得到了较好的一致性。结果表明,通过大气辐射传输模型模拟计算Ring效应具有快速 特点,在未来的工作中将结合MAX-DOAS技术,利用Ring效应模拟反演大气气溶胶状况。

某星载差分吸收光谱仪是一种高精度的空间光学遥感器,利用成像光谱仪成像到电荷耦合器件(charge coupled device, CCD)面阵探测器,获取高光谱、高空间分辨率的光谱信息。由于采用了多块CCD作为关键的探测器,CCD模块的温 度水平、波动范围和速率、每轨温度波动及温度梯度对仪器的正常工作与测量精度有较大影响,温控指标要 求较高。由于光机结构紧凑复杂,且需兼顾光路系统的温度要求,导致CCD模块的散热成为整个系统中的难 点。综合分析了该太阳同步轨道载荷的外热流变化情况,针对CCD模块的结构布局特点及热耗分布情况,为满 足探测器对温度环境的要求,提出了被动热控为主,主动热控为辅的设计方案;利用I-DEAS/TMG热分析 软件对光谱仪CCD模块的在轨温度水平进行了仿真计算,得到典型工况下各CCD散热环节的温度分布及温 度波动情况;计算结果显示:紫外光通道CCD发热面温度在22℃以下,可见光通道CCD发热面温度在15℃以 下,每轨温度波动在2℃以内。光学箱侧板温度较均匀,设计的导热路径合理有效,能够将CCD模块热耗及时 排散,同时将CCD发热面温度控制在较好的范围内。结果满足指标要求,热设计合理可行。

主动温度控制措施是星载仪器适应空间严酷热环境的重要手段。某星载仪器采用主动加热的的方式对温度敏感组件 进行温度控制。该温控模块的可靠性直接关系到主动温控措施的效果,进而影响仪器任务的成败。以该温控电路 为基础,通过对系统备份和单元备份两种冗余设计方案的可靠性进行了分析对比,结果表明采用系统备份方式 的温控电路可靠度更高,根据该可靠性预计结果,结合该星载温度控制功能模块特点,确定了温控模块的最终实施方案。

在利用可调谐半导体激光器吸收光谱(TDLAS)技术对气体浓度进行检测时,检测系统对激光器的温 度稳定性要求较高。提出了一种基于MAX1978的VCSEL激光器自动温度控制(ATC)方案,建立了 热电制冷器(TEC)的数学模型,对TEC的热惯性进行了测试,以热惯性测试结果为基础对比例积分微 分控制(PID)电路参数进行了整定,设计出了具有较高控制性能的温度控制电路。电路采用闭环 负反馈自动控制方案,采用PID电路产生控制信号,驱动TEC,实现了对VCSEL激光器工作温度的有 效控制。实验测试结果表明,电路的温度控制精度达到±0.03℃,较好地实现了激光器工作温度稳定性的控制。

从热电堆红外探测器的检测电路设计入手,讨论了微弱信号的放大和调理方法,分析了热电堆探测器输出信号 的时频域特性和噪声,给出了各环节的实现电路并进行了仿真,分析了以前置放大器为主的模拟信号链的噪 声,并提出了噪声匹配的新方法,最终实现了微弱信号的测量。测试结果表明,本电路在噪声抑制和失调补 偿方面达到了理想的效果,最小可检测到3.5 μV的微弱直流信号变化,在红外光谱探测以及微弱直流信 号检测中可以有较广泛的应用。

针对棋盘格角点的检测,提出了一种运算速度快、定位精度高的Hessian矩阵子像素角点检测算法。 简述了Hessian矩阵的原理、算法的执行流程和黑白棋盘格子像素坐标提取的基本方法。通过实验检 测出了黑白棋盘格中的角点,得到了角点坐标,并利用二阶泰勒展开式得到了角点的子像素坐标。最 后,在不同的噪声水平下,与Harris算法作比较,计算出提取误差与提取时间。实验证明,Hessian矩阵 对黑白棋盘格角点检测得更加精确。该实验结果可应用于摄像机标定中。