大气与环境光学学报
2023, 18(6): 617
红外与激光工程
2022, 51(6): 20210647
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,安徽合肥23003
2 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30031
3 合肥市农业行业首席专家工作室,安徽合肥2001
地球大气与气候变化密切相关,且影响着人类健康和生态环境,大气监测具有重要意义。大气气溶胶散射辐射的偏振敏感性为光学偏振遥感技术应用于大气探测提供了新思路。结合我国航空遥感系统技术发展和环境大气遥感监测需求,提出了一种航空大气多角度偏振探测方法,突破集束式偏振光学系统设计和偏振定标等关键技术,研制了大气多角度偏振辐射计。首先,介绍辐射计偏振探测原理,讨论光学系统方案设计,分析辐射计多角度探测和定标精度对气溶胶柱浓度反演后验误差的影响;其次,利用标准偏振光发生器和绝对辐射定标系统,对辐射计偏振测量精度进行验证,并得到绝对辐射定标不确定度;再次,针对辐射计航空遥感模式,研发专门的多角度多光谱偏振探测数据处理系统;最后,开展外场实验分析,通过航空与地面同步观测实验,验证了辐射计各项指标。研究结果表明:辐射计的绝对辐射定标不确定度优于4%,偏振测量精度优于0.5%,同步比对站点的大气气溶胶光学厚度反演精度优于0.05。该辐射计获取的偏振数据可反演得到大气气溶胶光学厚度等参数,满足区域环境大气监测应用需求。
航空 偏振 遥感 多角度 辐射计 aviation polarization remote sensing multi-angle radiometer 光学 精密工程
2022, 30(22): 2847
红外与激光工程
2022, 51(3): 20210226
1 桂林电子科技大学电子工程与自动化学院,广西桂林 541004
2 中国科学院安徽光学精密机械研究所,安徽合肥 230031
3 桂林电子科技大学北海校区海洋工程学院,广西北海 536000
为将低等级探测器应用于宇航等高可靠性应用环境,对探测器进行可靠性环境试验考核至关重要。本文提出了一种探测器的热真空实验方法,对多种型号星载探测器进行热真空环境考核试验,通过对比热真空环境试验前后探测器的相对光谱响应率、暗电流、制冷器驱动电流、探测器制冷特性等参数的变化,分析各型号探测器热真空环境的适应性,从而在早期暴露可能存在质量及其他缺陷的产品,筛选出性能最优产品用于宇航产品。试验结果表明,参试的探测器在热真空环境试验考核和筛选之后的各项性能指标满足设计要求,具有很好的可靠性,可以满足航天载荷应用需求。
航天载荷 探测器 可靠性 热真空试验 筛选 aerospace load, detector, reliability, thermal vac
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, 安徽 合肥 230031
2 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
星载同步监测大气校正仪(SMAC)用于获取遥感图像中时间同步、空间匹配的多光谱偏振大气信息,为高分辨率遥感图像的大气校正提供了气溶胶、水汽等微物理参数。为满足SMAC环境试验过程中现场光学性能标定的需要,设计了一种便携式多通道辐射参考光源(PMRLS)。PMRLS采用与SMAC一致的多通道光学设计,且各通道均为独立发光组件。发光组件采用发光体配合扩散板形成均匀照明,在可见近红外波段、短波红外波段分别选用LED和小功率卤钨灯作为发光体以降低整体功耗,采用低噪声稳定电流源驱动光源,结合散热片和风扇的散热设计以保证光源温度稳定性,并通过结构限位固定结构位置关系以提高光源测试的重复性。通过PMRLS应用对象,即SMAC,将积分球光源的辐亮度直接等效传递至PMRLS,并进行了非稳定度、非重复度评价。性能测量结果显示,SMAC地面检测光源各通道输出能量与SMAC动态范围典型辐亮度值的偏差在7%之内,非稳定度优于0.76%,非重复度优于1.3%,测量结果表明研制的PMRLS能够满足SMAC性能快速监测的需求。
大气光学 性能监测 多通道辐射参考光源 性能测试 光学学报
2020, 40(20): 2001003
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
供配电是空间有效载荷的电子学“动力”。针对GF-5卫星某光学遥感设备的供配电设计进行了分析研究,其中包括保护电路设计、 浪涌抑制电路设计、切换电路设计、滤波电路设计、可靠性设计等。设计结果既符合相关规范要求,又结合自身特点进行了针对性设计, 通过了鉴定级试验和验收测试。可靠性高,已经在轨应用,具有较高的工程实用价值。
光学遥感 供配电 可靠性 工程实用价值 optical remote sensing power-supply reliability engineering practical value
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,安徽合肥230026
主要针对星载多路短波红外探测器的温度要求设计了高精度在轨温度控制系统。首先,在对工作温度控制需求进行分析的基础上, 提出了该系统短波红外探测器的温度高稳定性要求;其次设计了高稳定性温度采集电路、低噪声热控驱动电路,并且在FPGA芯片 上基于开关控制算法,产生了脉宽调制信号;然后利用该脉宽调制信号控制热电制冷器的驱动电流,实现了在资源有限的条件下, 温度控制高稳定度的要求。最终性能测试的结果表明,温控精度可以达到±0.1°,满足该多路短波红外探测系统星载工作温度稳定性要求。
偏振遥感 星载 短波红外探测器 高稳定性制冷 polarized remote sensing the satellite-borne the shortwave infrared detector the high stability refrigeration 大气与环境光学学报
2018, 13(3): 233
1 中国科学技术大学,安徽 合肥 230026
2 中国科学院安徽光学精密机械研究所,安徽 合肥 230031
3 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
红外探测器作为星载偏振探测载荷的核心部件,用于实现短波红外波段辐射偏振信息的光电转换。为保证应用性能,需要对探测器进行精密温控,保证其工作在较低且稳定的温度以降低探测器热噪声和暗电流。本文介绍了一种红外探测器温控系统,采用FPGA 控制完成温度信号的采集并输出控制信号,数模转换器控制三极管驱动电流完成半导体制冷器的驱动,采用Bang-Bang 和PID 复合控制算法完成探测器的精密温控,测试结果表明,温控精度优于±0.1℃,温度稳定时间小于6 min,可将探测器在较短的时间内控制在目标温度范围内,为实现短波红外波段的高精度偏振信息测量提供保障。
Bang-Bang 控制 PID 控制 温度控制 红外探测器 半导体制冷器(TEC) bang-bang control PID control temperature control infrared detector thermo electric cooler (TEC)
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, 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 合肥 230026
暗电流是影响红外探测器测量精度的重要因素之一, 暗电流的大小及波动状况主要受器件工作温度的影响。为满足器件温变速率和控温精度的要求, 采用“限斜率”和增量式PID两种不同控制算法设计高精度温度控制系统。针对半导体制冷器(TEC)低电压大电流的工作特性, 先用开关电源将输入的高电压转换为低电压, 再用多只晶体管控制多路TEC, 以达到高转换效率且输出“纯净”的目的。将该温控系统应用于某星载红外分孔径InGaAs多路探测器, 实现了在指定的时间范围内探测器温度达到稳定状态, 进入稳态后实测温度波动ΔT不大于0.02 ℃, 优于为满足仪器偏振探测精度0.2%的指标所需的温度波动ΔT不大于0.2 ℃的要求。
红外探测器 半导体制冷器 暗电流 增量式PID算法 电噪声 infrared detector TEC dark current incremental PID control algorithm electrical noise