1 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所, 中国科学院通用光学定标与表征重点实验室,安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230031
针对温度效应会影响太阳光度计观测结果且温度校正系数难以获取等问题, 设计了一种基于热电制冷器 (TEC) 的全自动太阳光度计温控系统。介绍了自研全自动太阳光度计的整体设计，特别是温控系统设计, 并分析了温度对探测器响应的影响。最后对该全自动太阳光度计进行了野外测试, 在合肥地区与商用仪器CE318进行了同步观测比对, 测试结果表明全自动太阳光度计反演的气溶胶光学厚度与CE318校正后的结果一致, 偏差在0.01以内；在敦煌地区的长期测试结果表明, 在温度变化较大的长期野外观测中, 全自动太阳光度计温控系统均保持在 (25 ± 0.2) ℃内, 验证了温控系统设计的有效性和可靠性。
温控 太阳光度计 热电制冷器 气溶胶光学厚度 温度校正 temperature control sun photometer thermos-electric cooling aerosol optical depth temperature correction
1 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室，安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学，安徽 合肥 230026
为满足遥感器在轨辐射定标的需求，研制了用于现场测量的红外通道式野外辐射计（Infrared channel field radiometer, ICFR），阐述了ICFR的整机工作原理、光学系统设计和机械结构设计，开展了ICFR实验室辐射定标和定标不确定度分析，结果表明ICFR各通道接收辐亮度与响应DN值具有较高的线性关系，辐射定标不确定度优于0.16 K。开展了ICFR抗热冲击性和工作环境温度适应性测试，结果表明ICFR具有较强的抗热冲击能力，能够适用于−20~50 ℃的工作环境。为检验验证ICFR测量数据的准确性和仪器的可靠性，在国家高分辨率遥感综合定标场开展了ICFR和CE312的外场比对实验，结果表明两台设备测量的地表亮温具有相同的变化趋势，二者对应通道测得的平均亮温偏差小于0.1 K，标准偏差小于0.3 K，验证了ICFR具有与CE312相近的测量精度和稳定性，在遥感器热红外波段场地定标方面具有重要应用前景。
辐射定标 辐射计 亮温 光机设计 不确定度分析 radiometric calibration radiometer brightness temperature opto-mechanical design uncertainty analysis 红外与激光工程
2022, 51(12): 20220246
1 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所, 中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室,安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
大气下行辐射是地表辐射和能量平衡中的一个关键参数, 在反演地表温度和发射率、开展气候变化研究中起着关键作用。基于现有的大气下行辐射测量方法的分析比较, 开展了合肥大气下行长波辐射的研究。利用 MODTRAN 辐射传输模型模拟计算了合肥大气下行辐射通量, 并以该方法获取的大气下行辐射通量为基准, 对广泛应用的晴天经验模型进行性能评价, 验证了 Idso 模型和 ngstrm 模型对于合肥大气条件的适用性。进而利用 MODTRAN 辐射传输模型模拟数据对 Idso 模型中的参数进行修正, 提高了该模型的模拟精度。该研究为方便快捷准确地获取合肥大气下行辐射通量提供了可靠方法。
大气下行长波辐射 经验模型 参数修正 大气辐射传输模型 atmospheric downward longwave radiation empirical model parameter correction atmospheric radiation transmission model 大气与环境光学学报
2022, 17(4): 383
1 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所, 中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
针对我国高精度立体测绘卫星系统中激光测高仪的在轨场地检校的技术需求, 研制了激光脉冲探测器系统。系统采用高速 PIN 探测单元及高速数据采集电路实现了 ns 级脉宽激光脉冲的定量化采集, 通过集成无线射频模块实现脉冲探测器的数据远程传输。为保证脉冲探测器的野外应用性能, 系统进行了能量密度测试、能量响应一致性与稳定性测试、探测器测量视场角测试等。试验结果表明脉冲探测器可以实现 1～120 nJ·cm－2 的能量范围采集, 能量响应的一致性优于 5%, 稳定性优于 1.5%, 并且可以实现 ±12° 角度范围内的激光脉冲的有效采集。最终探测器成功应用到我国“高分七号”卫星激光测高仪的在轨检校中, 获得了探测器阵列的有效激光触发数据, 为激光测高仪的在轨检校试验提供了有效的数据支撑。
激光测高仪 能量采集 无线发送 脉冲探测器 laser altimeter energy acquisition wireless transmission pulse detector 大气与环境光学学报
2021, 16(6): 541
1 中国科学院 安徽光学精密机械研究所 中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室，安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学 科学岛分院，安徽 合肥 230026
3 中国科学院 重大科技任务局，北京 100864
为满足遥感器热红外波段自动化观测定标的需求，研制了具有自动化观测能力的自校准多通道红外辐射计。该设备需具有以下特色功能：1）采用电机驱动镀金反射镜的设计，实现0°～90°仰角的大气下行辐射和地表辐亮度的测量，为消除大气下行辐射对反演地表温度的影响提供了技术手段；2）采用滤光轮分光的方法实现了6个光谱通道的自动设置，结合多通道温度与发射率分离算法可以实现场地温度与发射率的分离，为卫星遥感器热红外波段绝对辐射定标提供了2个关键因子；3）采用内置2个控温精度分别优于0.04 K和0.05 K、发射率均高于0.994，稳定性均优于0.0014的黑体实现内部探测器的实时辐射定标，有效地消除了内部背景辐射对辐射测量的影响，定标不确定度小于0.167%。等效测温不确定度为0.2 K（@303 K, 11 μm），为遥感器热红外波段场地自动化定标应用的开展奠定了基础。
定标 自动化 辐射计 自校准 不确定度分析 calibration automation radiometer self-calibration uncertainty analysis
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所 中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室, 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 合肥 230026
3 中国气象局 国家卫星气象中心, 北京 100081
4 中国气象局 中国遥感卫星辐射测量和定标重点开放实验室, 北京 100081
2018年8月在青海湖辐射校正场开展了针对FY3D/MERSI-II卫星遥感器热红外通道的在轨绝对辐射定标试验.采用走航式测量的方式获取了青海湖水表光谱辐亮度数据, 结合探空数据, 并基于 辐射传输模型计算出卫星过境时刻的入瞳辐亮度和亮温, 实现了对FY3D/MERSI-II卫星遥感器热红外通道24(10.26~11.26 μm)和通道25(11.50~12.50 μm)的在轨辐射定标.利用国际公认精度的 AQUA/MODIS和NPP/VIIRS卫星遥感器对在轨辐射定标方法进行精度评估, 在10.26~11.26 μm和11.50~12.50 μm波段范围, 通道亮温的平均偏差分别小于0.5 K和1.0 K, 表明基于青海湖辐射定标场 的在轨辐射定标方法具有较好的定标精度, 获得的定标结果合理可靠.将利用青海湖进行的在轨定标结果与星上定标结果进行比较, 在10.26~11.26 μm和11.50~12.50 μm波段范围, 通道亮温的平 均偏差分别小于0.5 K和1.25 K, 表明FY3D/MERSI-II在轨运行稳定.本次试验检验了FY3D/MERSI-II星上定标结果, 也为FY3D/MERSI-II遥感数据的定量化应用提供了保障.
遥感 绝对定标 精度分析 热红外 辐射传输 Remote sensing Absolute calibration Accuracy analysis Thermal infrared Radiative transfer
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所通用光学定标与表征技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
敦煌场地光谱发射率和温度是基于敦煌辐射定标场开展卫星遥感器热红 外波段在轨辐射定标的重要参数。利用便携式傅里叶变换红外光谱仪(D&P 102F)和红外标准板在2018年8月 对敦煌辐射校正场地表发射率光谱进行了不同时间和观测条件下的多次测量。基于光谱多次迭代平滑温度与 发射率分离算法(ISSTES), 通过设置不同精度的温差间隔,对测得的野外光谱数据进行多次迭代平滑分析处理, 实现了敦煌场地光谱发射率与温度的分离。与采用多通道法温度与发射率分离算法获得的CE312通道发射率进行 比较,结果表明各个通道发射率的误差均在0.011以内,验证了试验获得的敦煌场地光谱发射率和温度具有较好的 精度。本试验为基于敦煌定标场开展卫星遥感器热红外通道在轨辐射定标提供参考。
遥感 温度与发射率分离 辐射定标 红外 光谱发射率 remote sensing temperature and emissivity separation radiometric calibration infrared spectrum emissivity
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所,中国科学院通用光学辐射定标与表征重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
采用多通道式热红外辐射计CE312开展敦煌辐射校正场红外特性的研究,通过测量场地目标和红外标准板获取地表辐射亮度和大气下行辐射亮度,再采用多通道温度与发射率分离算法得到场地通道发射率和场地温度,最后利用最优偏移量法得到场地发射率光谱;将其与利用102F傅里叶变换红外光谱仪对相同目标区域进行测量,并采用光谱迭代平滑温度与发射率分离算法分离出的结果进行比较,两种算法获得的通道发射率最大偏差在0.011以内,场地温度偏差在0.104 K以内,说明采用多通道式热红外辐射计可以实现场地温度和发射率的分离,获得高精度的热红外场地参数。本试验为基于敦煌辐射校正场开展卫星遥感器热红外波段场地自动化观测绝对辐射定标提供了参考。
遥感 辐射定标场 热红外 绝对定标 温度与发射率分离 光学学报
2019, 39(10): 1028003
