光谱辐射度测量中杂散辐射屏蔽材料的选择

光学实验室常用“黑色”吸收材料来屏蔽杂散辐射。本文对六种实验室常用杂散辐射屏蔽材料在 2 50 nm-2 50 0 nm的光谱漫反射特性进行讨论分析 ,结果表明 :在近紫外和可见区域中 ,六种材料的光谱漫反射系数低于10 % ;而在近红外区域中 ,不同材料的光谱漫反射性能差异非常显著。

基于光谱辐射度法的PDP显示屏色串扰评价(英文)

色串扰是PDP显示屏的一种特殊缺陷。本文先介绍了色串扰的起因,然后提出了一种新的基于光谱辐射度法的色串扰评价方法。该方法首先测量红、绿、蓝单色发光单元的光谱功率分布,然后在显示屏红场、绿场、蓝场下分别测量包含有足够象素(如500象素)显示区域的光谱功率分布,由此建立有关于串扰评价系数的关系式。选择单色发光单元测试结果中包含有足够强光谱功率的波段数据参与计算,计算得到上述串扰评价系数。本文分析了基于该方法的试验结果,并指出光谱辐射度法对于PDP显示屏而言是一种有效的色串扰评价方法。

光谱辐射测量仪器温度修正方法的研究及验证

光谱辐射定标是光学遥感仪器研制中的关键环节。深入分析实验室定标的光谱辐射测量仪器至户外应用的不确定度来源,环境温度是限制仪器户外高精度测量的最主要因素之一。传统的光谱辐射度实验室定标通常在室温(~25℃)下进行,而户外光谱辐射测量处于不同温度环境,严重影响仪器测量的准确度。设计搭建实验测量系统,采用遥感辐射领域常用的光谱辐射测量仪器,研究环境温度对光谱辐射测量的影响。实验结果显示:常用光谱辐射计(CR-280)的测量结果受温度影响明显,在10~40℃之间变化时,仪器光谱辐射亮度测量值在400~700nm波段内的偏差为±5%左右,而700~1050nm内的偏差高达±15%左右。这主要由于仪器采用硅探测器,红外波段恰好与硅的带边接近,硅探测器易受温度影响,温度增加硅的带边会向长波方向移动,光谱辐射计的响应度也随之增加。基于实验数据统计分析,提出一种适用于不同类型光谱辐射计的温度修正方法,相对于传统的斜率/截距(S/B)算法适用性更广,还可由公式计算出任意温度下的修正结果。修正后CR-280红外波段的偏差(950nm左右)由±10%降低为±1%,明显减小了因户外使用与实验室定标温度不同造成的测量结果偏差。此外,利用不同类型光谱辐射测量仪器(Avantes及SVCHR-1024)对温度修正方法进行验证。环境温度变化时光谱仪Avantes(VIS/NIR)的测量结果存在较大偏差(1060nm高达±17%)。通过温度修正方法运算,仪器修正值与定标值的偏差在±1%以内。光谱辐射计(SVCHR-1024)不同波段的测量值,与定标值的偏差受温度影响不同。这主要由于:仪器由Si、制冷型InGaAs及扩展InGaAs探测器组成,Si探测器受温度影响大,950~1000nm波段测量值与定标值的偏差高达±10%。而制冷型InGaAs可有效控制探测器温度,受温度的直接影响相对小。但随温度增加,InGaAs探测器制冷效果受限(制冷最佳工作温度为20℃),测量结果产生偏差(1%~3%)。同样,利用温度修正公式对不同温度下SVCHR-1024的测量结果进行修正运算,仪器因温度变化引起的偏差可降低至±1%以内。

光谱辐射度国家基准简介及服务案例

我国的光谱辐射度国家基准体系分为两个分支:光谱辐射亮度和光谱辐射照度,是光学领域的重要基础量值,也是世界各国计量院独立复现并保存量值的重要基准之一。其中,光谱辐射照度被国际咨询委员会确定为六项光辐射关键性量值比对参数之一,定期进行国际比对以确保量值的准确可靠。

基于可调谐激光的光谱辐射照度响应度定标

探测器的光谱辐射照(亮)度响应度是辐射定标中最重要的参数之一。传统的光谱辐射定标采用宽谱段光源和单色仪装置测量,新建的激光辐射测量装置采用激光和探测器测量,可以大大降低测量的不确定度。该装置首先将可调谐激光耦合进入积分球生成均匀的朗伯体单色光源,然后采用低温辐射计量传的标准陷阱探测器和面积已知的光阑,进行400~900 nm探测器的光谱辐射照度响应度标定。研究主要集中在四个方面:(1)低温辐射计仅在某些分立激光波长定标标准探测器,其他激光波长下的光谱响应度必须进行插值,通过对比光谱响应度直接测量方法推导的陷阱探测器量子吸收效率,可以计算插值在其他波长带来的光谱响应度偏差,结果表明400~900 nm数据插值算法的总体偏差小于0.074%;(2)实验采用电荷积分法测量标准探测器和被测探测器的电荷信号,并采用监视探测器消除激光功率起伏以降低激光功率稳定性的影响,测量重复性优于0.1%;(3)针对标准探测器在向低温辐射计溯源和进行光谱辐射照度响应度量传时的激光功率差异,采用激光双光路叠加法测量探测器不同波长下的非线性系数,分析标准探测器光谱非线性带来的测量不确定度,在450,632.8和850 nm波长下,当探测器电流从0.2 mA变到3 nA时的非线性修正小于1.00025;(4)针对标准探测器定标时的功率模式和量传时的辐射照度模式差异,采用二维电控位移平台测量探测器的均匀性并进行修正,测量得到的标准探测器中心直径5 mm的非均匀性小于0.03%。最终采用可调谐激光辐射照度响应度测量装置,可以实现400~900 nm辐射照度响应度测量不确定度0.14%~0.074%(k=1)。实验对比了激光辐照度响应度装置和标准灯-单色仪装置两种方法测量的探测器的光谱辐射照度响应度。测量结果表明两种装置在400~900 nm的响应度标定近似等价,测量偏差全部位于标准灯-单色仪装置的测量不确定度范围内,验证了激光辐照度响应度测量装置的实用性。

红外目标模拟器的光谱辐照度校准

红外目标模拟器应当定期进行辐值校准。可以用多种方法校准,主要有光谱辐射计和专用的校准系统。采用辐射计定标后对红外目标模拟器校准,能够在现场进行,具有方便快捷的特点。专门研制的红外目标模拟器校准系统采用了辐射对比的方法,稳定可靠溯源性强。在8μm～14μm的光谱区间,10-10W/cm2/μm的量级上,给出了使用SR 5000红外光谱辐射计和校准系统两种方法的测量结果,并就测试中的一些问题进行了分析。

基于辐射度的光谱校正与自适应拟合相结合的SPR共振波长确定方法

表面等离子体共振(SPR)传感技术因其灵敏度高、无需标记、可原位实时监测的特点,被广泛应用在生物医学、化学检测、食品安全、环境监测等领域。对于波长调制型SPR传感器,由于光谱测量系统各部件对不同波长响应度不同,从而对光谱共振波长的实际位置产生干扰,影响到实验检测结果。为消除这种影响,提出了一种基于辐射度空间的SPR相对反射率校正方法,并使用阶数自适应拟合算法对共振波长进行精确测定。通过标定光谱测量系统的仪器响应曲线,将光谱仪得到的原始光谱转换成辐射光谱,进而计算出不依赖于光谱仪系统中任何部件的SPR相对反射率。相比于传统的反射率校正方式(以共振光谱除以非共振光谱的结果作为反射率光谱),此方法校正后的光谱在光谱形状上具备半峰宽更窄和共振峰更对称的优势,从而为精确确定共振波长提供了可靠的保障。随后基于拟合误差最小化的目标,对共振区域采用阶数自适应多项式拟合算法确定共振波长。实验测量了不同入射角度下的SPR共振光谱,使用此方法校正得到反射率光谱的半峰全宽保持在(100±10)nm,表明此方法的光谱峰形优势具备普适性;连续采集了4000组光谱并计算共振波长,其相对标准偏差为0.0078%,处理速度为每个光谱12 ms,表明此方法具备良好的抗噪声波动鲁棒性和光谱数据处理的实时性;测量了不同浓度下NaCl溶液的SPR共振光谱,其共振波长与溶液折射率线性相关系数为0.9985,品质因数为传统校正方式的3倍,表明此方法具备良好的可靠性,并且从光谱的处理算法层面提高了传感性能,相比于从工艺制备上提高品质因数的传统方式,处理简便,效果更突出。结果表明,基于辐射度空间的相对反射率矫正与阶数自适应拟合相结合的SPR共振波长检测方法具备可靠性好、运算速度快、分辨率高、抗噪声、品质因数高等特点,能够有效提高SPR传感器的数据处理与传感性能。

嫦娥一号卫星干涉成像光谱仪现场性能检测实验

介绍了嫦娥一号卫星有效载荷—干涉成像光谱仪现场性能检测实验,包括焦距检测实验、MTF检测实验、谱线位置和光谱分辨率定标检测实验、光谱辐射度定标检测实验.分析了检测的必要性,确定了检测判据,制订了检测方案,规定了实验条件,给出了检测结果.通过实验,保证了干涉成像光谱仪以确定的和良好的技术状态发射.

低背景辐射校准装置的光机特性

低背景辐射校准装置由多个舱室和黑体组成,其突出特点是模块式的结构和辐射的光学偏转。模块式结构使得校准装置可以工作于多种方式,如辐射源的校准、辐射探测设备的校准和辐射度的溯源。校准装置内的标准辐射,参考辐射和待测辐射由光学偏转方式进行同轴,使装置避免了大型导轨平台的使用。工作时,校准装置可以抽真空到1.33×10-2Pa。充液氮后,校准装置的背景温度低于80K。这些特点使校准装置具有足够的能力进行-60～+80℃温度区间目标的光谱辐射度校准。

光辐射与辐射源

O432.1 2003031620用单色亮度比较法确定高温黑体的温度=Determinationof high temperature of blackbody using monochromatic radianceratio method[刊,中]/代彩红(中国计量科学研究院.北京(100013)),于家琳∥光学技术.—2002,28(3).—250-252从Planck公式的定义出发,推导出用单色亮度比较法进行温度延伸的原理和方法。在国家光谱辐射度基准改造中,该方法被用来确定高温黑体的温度。实验证明:

辐射测量及仪器

O432.1 96052849我国光辐射计量学的发展=Development on opticalradiation measurement at NIM[刊,中]/李在清(中国计量科学研究院.北京(100013))∥照明工程学报.—1995,6(3).—57—68简要地回顾了中国计量科学院(NIM)光学处35年来在光度、辐射度、光谱辐射度、K_m值测量。

非接触式颜色测量参数的最优化研究

颜色测量设备获取的光谱数据或色度数据应能够真实客观的表征物体的颜色信息。针对不能直接与测量仪器接触的测量目标,需要采用非接触式颜色测量方法获取其颜色信息。根据光谱辐射度理论分析可知,非接触式颜色测量过程中照明距离、测量距离及曝光时间的变化对测量结果有较大影响,而已有研究成果中并未深入研究测量参数的变化对测量结果的影响。为了在非接触式颜色测量过程中得到准确的结果,提出了一种基于正交试验的非接触式颜色测量参数的最优化方法。实验通过光谱辐射度计(PhotoResearch705,Photo Research公司,美国)获取不同参数组合条件下标准色卡(GretagMacbeth ColorChecker Rendition Chart)的颜色信息,结合极差分析法和方差分析法,实验结果显示测量值与标准值的色差CIEDE2000最小为0.878 8ΔE,最大为1.543 1ΔE,表明该方法能有效的选取最佳参数组合,并能分析各参数对测量结果影响的大小。

基于日盲型滤光片辐射计的232~400nm波段辐射标准传递研究

传统滤光片辐射计在测量紫外(UV)波段时带外泄漏影响严重。将日盲型光电管作为UV滤光片辐射计的探测单元,采用搭建的比对测量装置对日盲型UV滤光片辐射计各通道进行系统级相对光谱辐射功率响应度测量,再利用溯源至中国计量科学研究院(NIM)的光谱辐射照度标准灯对UV滤光片辐射计进行绝对光谱辐射照度响应度定标。采用单色仪系统完成UV滤光片辐射计与溯源至美国国家标准与技术研究院(NIST)的标准探测器的对比,两者结果最大相差2.09%,验证了辐射标准传递的准确性。最后,通过立体角构建,将232~400 nm辐射标准传递到了大口径大动态范围UV积分球辐射源中。

照射地球的阳光有多少

太阳是地球主要的能量来源,也驱动着地球的气候和天气系统。到达地球的太阳能总量被称为总辐照度(TSI),科学家自1978年以来一直在对其进行持续测量。目前用于观测TSI的最新装置是搭载在国际空间站上的太阳总辐照度及光谱辐射度传感器(TSIS-1)。这台装置包括两个传感器,将以前所未有的精度测量太阳光,其中总辐照度监测器负责测量来自太阳的能量,光谱辐照度监测器负责测量这些能量在不同波长上的分布。