北京理工大学 精密光电测试仪器及技术北京市重点实验室, 北京 100081
通常光学相位延迟测量方法都采用单一波长的光进行测量, 无法准确反映延迟量随波长的变化。文章提出了一种简便的相位延迟谱的测量方法, 该方法利用平面偏振测量仪, 通过旋转待测元件并测量系统的透射光谱, 进而按照原理算法解算出相位延迟谱。实验结果表明, 该方法具有很好的重复性, 操作简便, 测量结果的重复性可以保持在0.41°以内。
物理光学 偏振光学 相位延迟 测量不确定度分析 physical optics polarized light science phase retardance measurement uncertainty analysis
天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室，天津 300072
针对环境复杂的工业现场定位精度低、适应性差、鲁棒性低等问题，提出一种基于测量不确定度的视觉惯性自适应融合算法，分析基于隐函数模型的视觉定位测量不确定度，并依据视觉定位测量不确定度自适应调整卡尔曼滤波模型中的参数，校正视觉观测偏差，增强视觉惯性融合定位算法在不同观测条件下的鲁棒性。利用精密三轴转台及激光跟踪仪T-mac位姿测量系统对所提融合定位算法的定位精度进行实验验证。实验结果表明，相比传统扩展卡尔曼滤波方法，所提方法能满足视觉观测较差条件下的准确定位需求。
测量 卡尔曼滤波 不确定度分析 视觉惯性融合 位姿测量 光学学报
2023, 43(21): 2112003
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 中国科学院上海技术物理研究所空间主动光电技术重点实验室, 上海 200083
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 中国人民解放军 95899部队, 北京 100096
本文提出一种对飞行中的飞机蒙皮进行辐射测量和温度反演的方法。首先建立蒙皮辐射模型、大气传输模型和绝对辐射校正模型, 然后推导出温度反演的公式, 使用逐次逼近法计算蒙皮温度。在理论分析的基础上, 使用 8～12 μm的宽波段长波红外相机进行试验验证和温度反演, 对反演温度的不确定度计算并进行修约, 得到 5 km飞行高度的民航飞机蒙皮温度的修约结果为 268 K, 修约不确定度为 4K, 修约相对不确定度为 1.49%。论文研究工作对获取飞机目标红外辐射特性有重要参考价值。
长波红外 温度测量 蒙皮 大气衰减 逐次逼近 不确定度分析 long wave infrared, temperature measurement, skin,
中国电子科技集团公司第 27 研究所, 河南 郑州 450047
大气湍流是影响激光大气传输的主要因素之一, 由于实际大气湍流的不可控, 所以开展激光大气传输效应研究时需要在实验室建立稳定、可控的模拟大气湍流。此外, 同时对多个大气湍流参数进行实时测量也是大气湍流参数测量技术中一个很有意义的研究课题。利用热风受迫对流在实验室研制了大气湍流模拟装置, 研究了大气相干长度、大气湍流强度、内尺度等大气湍流参数的实时测量技术; 在几何光学近似的条件下, 利用光学方法测量了经实验室模拟湍流大气传输后的光束强度起伏和到达角起伏, 从而获得实验室模拟大气湍流的参数, 并通过分析实验测量数据, 给出大气湍流参数的测量不确定度; 最后, 对实验测量数据与相关文献测量数据进行了比对。结果表明所建实验室大气湍流模拟装置可用于大气湍流参数实时测量技术研究和实验室激光大气传输效应研究。
大气光学 大气湍流 湍流参数测量 不确定度分析 atmospheric optics atmospheric turbulence measurement of turbulence parameters evaluation of uncertainty
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
哈尔滨工业大学 仪器科学与工程学院, 黑龙江 哈尔滨 150001
为了实现大尺寸飞行器质心的测量, 提出了一种柔性质心测量方法。对该方法的重力作用线测量、坐标转换、质心合成等问题进行了研究并进行了不确定度分析。首先, 测量被测件在任意一个状态下质心在测量设备中的投影, 建立通过该投影的重力作用线并通过坐标转换将重力作用线转换到被测件坐标系下。然后, 将被测件旋转或倾斜任意一个角度, 测量该状态下重力作用线并转换到被测件坐标系中, 通过求得两条重力作用线的交点获得质心。最后, 采用蒙特卡洛仿真分析法对该测量方法进行了不确定度评定。仿真分析表明, 该方法的测量误差≤0.3 mm, 实验结果表明, 质心测量误差≤0.3 mm, 可以在被测件与测量设备相对位置关系未知的情况下实现质心的高精度测量。
质心测量 柔性测量方法 不确定度分析 蒙特卡洛仿真 center of gravity measurement flexible measurement method uncertainty analysis Monte Carlo simulation
浙江大学 光电科学与工程学院 现代光学仪器国家重点实验室, 浙江 杭州 310027
为获取光学平台多自由度微振动信息, 设计了一种基于平面镜双频激光干涉的三自由度动态微振动测量系统。该系统利用激光多普勒效应, 采用三个测量轴获得测量反射镜的三点位移信息, 计算出测量镜平动、扭转角、俯仰角信息, 实时检测三自由度的微振动情况, 从而为光学系统的微振动补偿控制提供基础。对微振动测量系统进行了不确定度分析, 建立了不确定度模型, 为进一步提高系统精度提供理论依据, 也为系统在校准和计量领域的应用奠定基础。实验过程中, 采用高精度地震计对待测平台进行同步测量, 与系统平动测量结果进行对比, 验证了系统的测量准确性。该系统的平动分辨率可达到5 nm, 扭转角分辨率为5.05 μrad, 俯仰角分辨率为4.69 μrad, 具有多自由度、非接触、高分辨、可溯源的优点。
微振动测量 双频激光干涉 多自由度 不确定度分析 micro-vibration measurement dual-frequency laser interference multi-degree of freedom uncertainty analysis
