红外与激光工程
2020, 49(6): 20190455
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所中国科学院环境光学与技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 中国气象局气象探测中心,北京 100081
3 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
降水是气象观测的常规项目,是研究全球水热循环和气候变化的重要参数。实现降水现象自动观测是我国气象探测领域未来发展规划的一项重要内容。 介绍了一种基于光阻原理的降水现象测量系统,设计了激光对射式光学测量结构,实现对降水粒子遮光信号的精确捕获;研制了基于相关原理的微弱信号 检测系统,保证粒子速度、粒径等信息的准确测量;在数据信号处理上,采用数据平滑算法降低了系统噪声。研制的系统能够准确完成雨 滴谱分布、降水量、降水类型的测量,并且与国外同类仪器进行了观测比对,数据具有较好的一致性,能满足对降水现象自动观测的要求。
激光二极管 降水现象仪 雨滴谱 降水粒子 laser diode precipitation instrument raindrops spectrum precipitation particles 大气与环境光学学报
2017, 12(4): 260
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of Environmental Optics and Technology, Anhui Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Science, Hefei 230031, China
2 University of Science and Technology of China, Hefei 230031, China
3 State Key Laboratory of Transducer Technology, Institute of Intelligent Machine, Chinese Academy of Science, Hefei 230031, China
Based on a single-channel laser self-mixing interferometer, we present a new simultaneous measurement of the vibration amplitude and the rotation angle of objects that both affect the power spectrum containing two peaks of the interferometer signals. The fitted results indicate that the curve of the peak frequency versus the vibration amplitude follows a linear distribution, and the curve of the difference of the two-peak power values versus the angle follows a Gaussian distribution. A vibration amplitude with an error less than 3.0% and a rotation angle with an error less than 11.7% are calculated from the fitted results.
120.3180 Interferometry 140.3490 Lasers, distributed-feedback 140.3570 Lasers, single-mode Chinese Optics Letters
2016, 14(2): 021201
中国科学院安徽光学精密机械研究所, 环境光学与技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
石英漫反射板用于星载大气痕量气体差分吸收光谱仪测量太阳参考谱的观测系统中, 太阳光谱的测量精度将会直接影响痕量气体反演的精度, 为保证载荷全视场太阳光谱的测量精度, 石英漫反射板需具有良好的朗伯特性, 在仪器观测视场内能够提供均匀的光源。 为此, 在实验室利用双向反射分布函数(BRDF)测量仪, 选取F4(聚四氟乙烯)粉压制板作为标准板, 采用相对测量法对研制的四种石英漫反射板样品进行了朗伯特性测量, 得出了四种样品在波长180～880 nm、 观测角度－70°～+70°范围内的BRDF。 通过对样品BRDF的分析, 筛选出了两种工艺下的朗伯特性较好的石英漫反射板作为初选样品, 并测量比较了石英漫反射板和F4标准板对太阳光的漫反射光谱, 石英漫反射板对太阳光的反射特性较好, 可以作为测量用漫反射板获取太阳参考谱。 为进一步的紫外辐照、 原子氧侵蚀等试验以及对比试验提供了数据支持。
石英漫反射板 双向反射分布函数 星载大气痕量气体差分吸收光谱仪 QVD BRDF Space-born differential optical absorption spectro 光谱学与光谱分析
2016, 36(5): 1565
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所环境光学与技术重点实验室, 安徽 合肥230031
2 上海航天技术研究院, 上海201109
星载痕量气体差分吸收光谱仪是一种大视场天底观测方式的成像光谱仪, 采用面阵CCD探测器。 在成像光谱仪空间维的每列探测像元存在响应非均匀性, 会在观测的遥感数据中引入仪器相关的高频光谱结构。 星载痕量气体差分吸收光谱仪的像元响应非均匀性的校正需要考虑两个因素: 光谱弯曲效应和大视场。 基于此, 提出来一种像元响应非均匀性校正方法。 结果表明, 光谱图像的光谱弯曲和像元响应的非均匀性得到了有效的校正, 去除了光谱图像中的高频光谱结构。
光谱弯曲 图像处理 Spectral smile PRNU PRNU Image process 光谱学与光谱分析
2015, 35(9): 2578
中国科学院安徽光学精密机械研究所环境光学与技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
星载大气痕量气体差分吸收光谱仪是一种宽视场、高分辨率的成像光谱仪。光谱弯曲和条纹的存在干扰光谱仪的成像质量，影响光谱数据的反演精度，需要在轨对光谱图像进行校正。为此，在地面对仪器的全视场光谱图像校正算法进行研究。通过图像合并方法获得仪器全视场光谱图像，并对光谱图像的光谱弯曲和条纹进行详细的分析，结合仪器的特点提出相应的光谱弯曲校正算法和均匀性校正算法。光谱图像校正结果表明，光谱图像的光谱弯曲、横条纹和斜条纹得到了较好的校正，验证了光谱校正算法的可行性，为仪器在轨光谱图像校正提供了依据。
光谱学 光谱图像 成像光谱仪 光谱弯曲 图像条纹 光学学报
2015, 35(12): 1230002
中国科学院安徽光学精密机械研究所 中国科学院环境光学与技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
大气气溶胶散射系数不仅是反映大气污染程度的指标,也是研究气候变化的重要参数之一。介绍了一种基于积分 浊度法测量大气气溶胶散射系数的方法及系统设计。分别从系统原理、硬件设计和软件设计等方面介绍系统设 计实现过程;采用恒流驱动方式保证光源稳定发光,高速单光子计数方式对散射光信号进行探测。最后通过 实验验证了系统光源的线性、稳定性和探测器的准确性,并给出了与HW-N1型前向散射式能见度仪测量结果的 对比,得出系统的设计是可行和可靠的结论。
气溶胶 散射系数 积分浊度 系统设计 aerosol scattering coefficient integral turbidity system design 大气与环境光学学报
2015, 10(5): 392
中国科学院安徽光学精密机械研究所,环境光学与技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
介绍了一种基于谱线匹配技术的星上光谱定标方法,该定标方法选取大气吸收线作为匹配谱线,采用相关系数法作为匹配结果判定条件标进行光谱定标.为模拟星上定标过程,将谱线匹配技术应用于振动试验后的成像光谱仪,振动试验可以模拟成像光谱仪在升空过程中受到的振动.星上光谱定标包括成像光谱仪分辨率的确定、面阵探测器光谱维和空间维像元中心波长的定标.由定标结果可知,振动试验后光谱仪分辨率为0.40 nm,与振动试验前相比没有发生变化;光谱维像元中心波长向长波偏移0.08 nm(小于一个像元);空间维像元光谱弯曲(光谱smile) 向短波方向弯曲,最大弯曲值为0.96 nm,近似于振动试验前光谱弯曲值.由此验证了谱线匹配技术进行星上光谱定标的可行性。
谱线匹配技术 星上光谱定标 星载成像光谱仪 Spectrum-matching technique Onboard spectral calibration Imaging spectrometers 光谱学与光谱分析
2015, 35(7): 2049
中国科学院安徽光学精密机械研究所环境光学与技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
大气气溶胶对人类健康、环境和气候系统具有重要的影响.微脉冲激光雷达(MPL)是一种新型的探测大气气溶胶水平分布的有效工具,而消光系数的反演和误差分析是其数据处理的重要内容.为了探测近地面大气气溶胶的水平分布情况,采用分段斜率法和Fernald算法对合肥地区实测MPL水平数据进行了消光系数反演,并将反演结果进行了对比和误差分析.误差分析表明,分段斜率法和Fernald算法的误差分别主要来源于其理论模型和多个假设条件.虽然分段斜率法和Fernald算法应用于大气水平消光系数的反演都仍存在一定的问题,精确度有待提高,但都能在一定程度上反映出气溶胶粒子的时空分布特征,与前向散射能见度仪的测量结果相关性都能达到95%以上,具有一定的可行性.且相对来说,Fernald法更适用于大气非均匀分布情况下消光系数的反演.
激光雷达 水平消光系数 斜率法 Fernald算法 Lidar Horizontal extinction coefficient Slope Fernald 光谱学与光谱分析
2015, 35(7): 1774
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所,中国科学院环境光学与技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 中国科学院大学,北京 100049
在直线扫描式高精度傅里叶变换红外(FTIR)光谱仪系统的研制过程中,为了达到光谱图的 质量和分辨率要求,提出了一种利用DSP芯片TMS320F28335作为控制器,直线电机运动平台带动动镜的 系统设计方法。介绍了FTIR的优点以及TMS320F28335的性能特点,分析了FTIR系统的原理,详细阐述了 电机控制系统的设计方案,给出了DSP、电机驱动器以及电机模块之间的硬件接口电路和软件实现方法。 实验证明,该电机控制系统具有很好的稳定性和很高的运动精度,其位置运动精度能够达到0.1 μm, 保证 动镜做稳定可靠的直线运动。
光电子学 傅里叶变换红外光谱仪 动镜 电机 optoelectronics Fourier transform infrared spectrometer TMS320F28335 TMS320F28335 moving mirror motor
