针对卫星上相机对高信噪比、抗辐照等特殊要求，提出一种基于长光辰芯公司的科学级CMOS探测器HR400的多光谱相机成像电子学系统设计，采用FPGA加SRAM缓存的系统架构，重点讨论了CMOS探测器的驱动设计和图像采集技术。首先，针对滤光片轮式多光谱相机曝光时间变化会导致成像偏振方位角差异的问题，提出一种能够根据曝光时间动态调整的延时成像方法，将通道通光中心作为成像的采集中心，保证不同曝光时间下采集的图像中心位置一致且处于最佳采样位置；然后，针对该延时成像方法的成像中心位置误差进行分析；最后，对相机成像性能和不同曝光时间的偏振方位角进行测试验证。测试结果表明：成像系统的时域暗噪声为71.6（等效电子数），当系统光强为饱和光强的80%时，信噪比为588.1，满足载荷成像要求；延时成像方法对由曝光时间导致的偏振方位角差异有明显改善。

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。

为满足低等级红外探测器组件在高可靠性领域的空间应用需求, 对星载红外探测器组件进行温度循环试验、力学试验以及高温老炼试验等环境试验考核, 并基于双积分球式均匀照明系统对环境试验前后红外探测器组件相对光谱响应率进行测试。通过对比环境试验前后红外探测器组件相对光谱响应率变化, 分析红外探测器组件的环境适应性, 揭示红外探测器组件的质量缺陷及其他潜在缺陷, 剔除早期失效, 并从参试红外探测器组件中筛选出性能优良的探测器应用在星载偏振扫面仪进行大气偏振探测。试验结果表明: 参试的红外探测器组件在环境试验前后具有良好的稳定性和可靠性, 可以满足航天载荷应用需求。

固体润滑深沟球轴承寿命与所受负载息息相关。研制了轴系固有频率测试装置,通过该装置对固体润滑轴系轴承座不对中 导致的轴系受径向外力工况和轴系固有频率之间的相关性进行了实验研究。对轴系固有频率随径向外力变化的测试数据进行 了拟合分析。结果表明:轴系固有频率随径向外力增大而增大;径向外力和固有频率之间存在较为明显的幂函数关系; 可以通过测试轴系固有频率来获取固体润滑轴承径向外力情况,径向外力拟合公式计算值与实测值之间相对误差不超过7%。

通道式遥感器的偏振测量核心部件通常是相似的, 即不同偏振解析方向的检偏器组合进行探测。同一系统中不同偏振解析方向之间的相对角度误差成为影响偏振遥感探测精度的重要因素之一。文中对该相对角度误差的影响以及提高测量精度的方法进行了研究。首先, 分析了相对角度误差对偏振测量精度的影响; 其次, 对测量过程中存在的误差源进行了仿真分析及实验对比分析, 根据该设计具体的实验参数和实验方法, 验证仿真结果的正确性; 最后, 通过通道式遥感器偏振实测结果验证其测量的可靠性。系统偏振度测量值与可调偏振度光源输出的偏振度参考值比对, 最大平均偏差为0.735 3%; 与CE318测量比对的最大平均偏差为0.036。实验结果满足实际使用的偏振测量精度要求, 说明偏振解析方向测量方法选择合理, 可以为偏振遥感器的装调和高精度定标提供参考。

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。

通道间视场一致性程度是分孔径探测系统的重要指标之一, 准确判断视场一致性程度对于该类仪器的设计和装调有积极意义。介绍了视场测量原理和视场一致性度量原理; 基于矩阵扫描测量视场的方法, 提出了体积法和面积法两种度量分孔径视场一致性的方法; 简要分析了不同情况下选用各种度量方法的优劣; 并在实验室搭建了分孔径探测系统视场测量装置, 测量了大气偏振辐射计通道间视场一致性程度。结果表明: 即使装调光轴平行度高于95%, 体积和面积一致性仍可能低于90%。单一方式难以准确度量视场一致性情况, 多种方法混合使用可以更全面地了解仪器零件加工和装调情况。