不同LED光谱和辐照度耦合对刺参行为与生理指标的影响

为深入研究不同辐照度和光谱对刺参行为和生理的潜在影响,设置了黑暗对照组、红光试验组(1.0 W/m^(2)、2.5 W/m^(2)和4.0 W/m^(2))和白光试验组(1.0 W/m^(2)、2.5 W/m^(2)和4.0 W/m^(2)),利用自制装置,进行了觅食、翻身、运动行为试验,提取了刺参褪黑激素和皮质醇激素,试验周期37 d。结果显示:红光条件下刺参在觅食成功率、觅食速度以及对外界刺激的响应能力上的表现均优于白光组和黑暗组。在红光2.5 W/m^(2)的光照条件下,刺参的综合表现最优。与白光组和黑暗组相比,红光组刺参运动速度更快、等时运动路程更长。红光组刺参的皮质醇含量高于白光组和黑暗组,而褪黑激素含量则未表现出显著差异(P>0.05)。在稚参培育阶段建议采用红光光谱,并将辐照度设定为2.5 W/m^(2),养殖环境应避免使用辐照度过高的光照。本研究不仅为了解刺参活动习性及生长所需的最适光环境条件提供了科学依据,同时也为刺参增养殖业的可持续发展提供了参考。

高光谱紫外辐照度仪CCD电路系统的设计及测试

为了在地面获得高信噪比的太阳直射紫外光谱辐照度,选用紫外敏感型线阵CCD探测器,研发了高光谱紫外辐照度仪原理样机。设计了CCD电路系统,讨论了电源电路、驱动电路、模拟前端电路以及CCD驱动时序的工作原理与设计方法,并在实验室利用标准灯光源测试了CCD电路系统的非线性和信噪比。结果表明,在340 nm波段下,CCD探测器接收信号约为饱和信号的80%时,系统信噪比超过400。最终,将测试好的CCD电路系统与光机模块装调并进行了波长定标,光谱范围覆盖280~400 nm,实现了对室内光源的紫外高光谱测量,验证了CCD电路系统设计的合理性和可行性。

绝对光谱辐照度仪的波长定标

为了提高太阳绝对光谱辐照度仪的波长定标精度,提出了用线阵CCD作为位置传感器进行波长定标的方案,完成了0.4～1.0μm波长的定标。根据仪器的安装结构和Fèry棱镜的参数,描述了波长与CCD像元的对应关系,制定了定标与计算方法,并介绍了器件的选型及线阵CCD的时序驱动和输出信号的处理。在室内波长定标中,利用可调谐激光器作为光源,确定了CCD像元与中心波长的对应关系,并通过光谱扫描进行了验证。在室外开展了太阳观测实验,并与可见-短波红外光谱仪做了对比。实验结果表明,波长定位精度优于0.5nm,测量的光谱曲线吸收峰与大气典型吸收谱线吻合,同时验证了波长定标方案的可行性与CCD电子学设计的合理性。

可见-近红外波段太阳光谱辐照度仪的辐射定标方法研究

为了满足可见-近红外波段太阳光谱的高精度观测需求,对使用细分光谱技术进行太阳直射辐射观测的新型太阳光谱辐照度仪,开展了辐射定标方法的研究。使用光谱辐照度标准灯在400nm^1 050nm光谱范围内对仪器进行相对定标,对满足比尔-朗伯定理的波段采用Langley法进行绝对定标,在整个光谱范围内将辐射基准溯源到大气层顶的太阳光谱辐照度。在甘肃敦煌和安徽合肥两地进行了室外比对实验,仪器观测结果和MODTRAN4.0模型的理论模拟结果一致,和CE318的4个气溶胶观测通道的结果偏差在5%以内,验证了该定标方法的合理性。

基于可调谐激光器的太阳光谱辐照度仪定标方法

太阳光谱辐照度仪是利用棱镜分光技术对太阳直射辐射进行连续光谱测量的新型仪器,为了实现高精度观测要求,开展了基于可调谐激光器的系统级定标方法研究。使用激光导入积分球产生的均匀辐照度场作为定标光源,利用标准辐照度探测器作为传递标准,将低温绝对辐射计的辐射标准传递到太阳光谱辐照度仪。在仪器的870nm波段进行了定标实验,与标准灯法、Langley法得到的定标系数进行比对,偏差分别为2.84%和4.08%,验证了该方法的可行性。根据不确定度评估规范,这种定标方法的不确定度优于0.882%,可以用于高精度的太阳光谱辐射观测。

太阳模拟器的光谱辐照度分布

以两种方式列出了一个有代表性的中国太阳模拟器ＴＭ－５００Ｄ的光谱辐照度分布数据。数据表明该太阳模拟器是标定和复制标准太阳电池的一种理想系统。介绍了评价太阳模拟器光谱照度分布的一种新方法。

光谱辐照度测量的数学模型及其方法研究

光谱辐照度是光谱辐射计量中最基本的参数,是研究各种辐射源及光电探测器特性的重要依据。为提高光谱辐照度的测量精度和量值溯源等问题,国防科工委光学计量一级站采用BB 3200 K高温黑体作为基准的辐射源,以新型辐射测温法为基础,通过一系列光辐射理论和几何原理推导出辐射温度与辐射光功率之间的关系;通过对光辐射功率的绝对测量,并结合低温辐射计,从而完成了光谱辐照度量值的精度测量。该理论奠基了以探测器为基础的新的光辐射量传体系。主要介绍了在光谱辐照度标准装置的项目中复现光谱辐照度所建立的数学模型及新的测试方法,给出了测量结果,并简要介绍了基于该理论的测量装置的组成及原理。

溯源于低温绝对辐射计的太阳光谱辐照度仪定标方法研究

为了提高太阳直射光谱辐照度的观测精度,对使用棱镜分光的太阳光谱辐照度仪,在可见-近红外波段开展了基于标准探测器的辐射定标方法研究。建立了可调谐激光器-积分球的辐照度定标装置,以溯源于低温绝对辐射计的标准辐照度探测器作为传递基准,通过替代法得到照度仪在可见-近红外10个波段的绝对光谱辐照度响应度,分析得到的合成定标不确定度优于0.95%。与溯源于中国计量院金点黑体的标准灯定标法进行了比对实验,两者的偏差在4.67%的范围内,证明了此辐射标准传递方法的合理性。

不同辐照度对雄黄退化的影响

光照对材料的影响是不可避免的,也是不可逆的,而且光照的损害具有积累作用。国际博物馆学会根据材料的光化学稳定性,将材料划分为:不敏感、低敏感、较敏感和极敏感。不同光敏感性材料对光照的承受能力是不同的,因此研究光照对颜料的影响是非常有必要的,这对文物的保护和修复有指导意义。雄黄是众所周知的光敏材料,在可见光的照射下,雄黄退化生成乌宗石(As4S5)和砒石(As_(2)O_(3)),其中乌宗石作为中间产物脱硫后生成副雄黄。光诱导雄黄退化是常见现象,但辐照条件不同,雄黄退化结果和所需时间也不同。拉曼光谱技术是一种无损检测技术,可进行定性、半定量的物质组分分析。在光诱导雄黄退化过程中,根据物质拉曼峰的位置和强度判断物质结构和成分。使用WLED灯照射雄黄,测得不同辐照度下雄黄拉曼信号完全消失的时间,得出辐照度y与雄黄退化时间x的关系为y=e^(9.057)/x^(0.861),表明辐照度越大,雄黄完全退化所需时间越短。且研究还发现雄黄经WLED辐照后的最终产物均是副雄黄和乌宗石共存,这是因为雄黄光照的退化产物副雄黄,在白色光源中含有的蓝光的辐照下,又退化成中间产物乌宗石。在古建筑内部照明中,应尽可能降低光敏颜料表面接收到的辐照度。照明光源不同,对雄黄的影响也有所不同,但该实验采用的照明光源符合目前照明情况,可以根据上述关系式,结合古建筑内部照明的辐照度对古建彩画进行定期修复。

大气遥感远紫外光谱仪绝对光谱辐照度响应度定标方法研究

主要针对可应用于空间高层大气遥感的远紫外光谱仪的光谱辐照度响应度定标方法进行研究。针对远紫外波段光谱测试标准装置少,实验系统所需真空度高,实验稳定性难以维持,传统漫反射板和积分球辐亮度定标方法在远紫外波段局限性大、难以利用等特点,研究了适用于远紫外光谱仪器的光谱辐照度绝对辐射定标方法,搭建了相应的真空实验系统,以一台远紫外光谱仪原理样机为对象对研究方法进行了实验验证。实验系统以标准氘灯、真空紫外单色仪和准直系统组成照射系统,将出射准直光辐照度用标准探测器进行标定,三者共同组成了标准光谱辐照度光源;利用该光源照射原理样机并读出相应信号,最终获得光谱辐照度响应度,从而实现了利用标准探测器进行照度传递的远紫外光谱仪器绝对光谱辐射定标,有效的进行了仪器定标。该方法定标不确定度约为7.7%,对远紫外波段空间高层大气遥感光谱仪的地面辐射定标研究具有重要意义。

太阳辐照度光谱仪光谱定标用汞灯电源设计

为了满足FY-3太阳辐照度光谱仪的星上光谱定标要求,针对汞灯高起辉电压、低工作电压的特点设计了一种汞灯电源。采用单端反激拓扑结构及四级倍压整流电路实现了汞灯高压起辉,通过闭环负反馈实现了汞灯工作电流的恒流控制;无需外加微控制器,完成了汞灯高起辉电压和低工作电压的自动切换,并且在保证电源稳定性的同时,解决了现有汞灯电源适用性较差、低温下无法可靠起辉的问题。实验结果表明:设计的汞灯电源电流精度为0.000 21、电流调整率为0.001 8、稳流系数为0.009,在低温下也可稳定驱动汞灯工作,完全满足载荷的任务需求。

相关光子自校准光谱辐照度测量不确定度分析

基于自发参量下转换原理产生宽波段相关光子辐射定标光源,结合传统的光谱辐照度观测仪器,提出一种新型的相关光子自校准的光谱辐照度测量方案。介绍了光谱辐照度测量原理和系统组成,开展了“通道量子效率→光谱光子数率→光谱辐射功率响应度→光谱辐照度”量值传递路径研究,建立了自校准光谱辐照度测量仪的辐射测量模型,详细分析和评估了该仪器的光谱辐照度测量不确定度。将488 nm激光经积分球、平行光管准直后作为辐照度定标光源,开展了相关光子自校准光谱辐照度测量仪与参考辐照度计的比对实验,初步验证两种测量方法的一致性优于4.2%。

用光学多道分析仪测量高压钠灯的光谱辐照度(英文)

本文描述用光学多道分析仪（ＯＭＡⅢ）对高压钠灯的光谱辐照度测量，采用美国国家标准和技术研究院的光谱辐射照度标准灯ＦＥＬ（１０００瓦卤钨灯），测量光谱范围３８０ｎｍ到８００ｎｍ。讨论了测量中的一些问题。 为了简明地估计和比较测量误差，引进了平均标准误差，即在测量范围内所有光谱辐照度标准误差的算术平均值。用于测量的１２只高压钠灯是经过几百小时的稳定试验后挑选出来的，它们的平均标准误差在０．６％和１．９％之间，作为一个灯组的平均误差为１％。 利用测得的光谱辐照度，计算了光照度和积分辐照度，前者的标准误差从０．０２％到０．２６％，后者的从０．０６到０．２５％，都小于０．３％。 为了探索提高测量精度即降低测量的平均标准误差的可能，进行了改变仪器的曝光时间和每个读数的重复次数（扫描次数）的实验。结果表明，合理地选取这些参量可以改善测量的精度。 采样波长的移动和仪器内部杂散光的影响是存在于测量中的两个主要问题，本文对此作了分析和讨论。

地基太阳光谱辐照度计的余弦误差影响及其校正方法

针对自研的太阳光谱辐照度计入射光学系统的结构特征,分析了引入余弦误差的因素,研究了直、漫射辐照度以及漫射-总辐射比的余弦校正方法,开展了实验室余弦响应特性测量和多种仪器的敦煌外场比对试验.结果显示,余弦误差与积分球入口黑色阳极化内壁及结构有关,在入射角为60°时,440nm、500nm、670nm和870nm波段太阳光谱辐照度计的余弦误差为4.3%～9.1%;由太阳光谱辐照度计获取的直射辐照度反演得到的大气光学厚度受到余弦误差的严重影响,余弦校正前后与CE318太阳光度计反演结果相比,偏差分别为0.11～0.13和小于0.012;基于天空辐亮度各向同性分布假设,余弦校正后四个波段漫射辐照度数值提升6.8%～10%.基于天空辐亮度分布数据,提出了一种漫射辐照度的精确校正方法,仿真结果显示,余弦校正后的漫射辐照度与理论数据一致,初步验证了该方法的可行性.

珠海一号高光谱传感器波段平均太阳辐照度计算

传感器波段平均太阳辐照度是计算表观反射率等辐射参量的必要参数,是开展定量遥感分析的重要基础。通过中国气象局发布的零大气条件下太阳光谱辐照度数据和遥感数据运营商提供的珠海一号高光谱传感器光谱响应函数资料,计算了珠海一号三颗高光谱卫星上三组传感器的波段平均太阳辐照度。以中国资源卫星应用中心发布的高分一号资料为参考,确定结果具有较高的准确度,可为珠海一号高光谱数据的推广和使用提供参考。

风云三号黎明星太阳辐照度光谱仪系统噪声与稳定性分析

介绍了搭载在风云三号黎明星上的太阳辐照度光谱仪系统,并对光谱仪可见光通道探测器中的光电倍增管和放大电路产生的噪声进行定量分析。研究表明,在无光照情况下,系统以光电倍增管暗噪声为主;在有光照条件下,系统以阳极散粒噪声为主。基于对噪声的分析,进行地面稳定性试验。采用太阳辐照度光谱仪初样测量丽江2021年10月份的太阳光谱辐照度数据,并根据响应度进行稳定性分析,发现太阳辐照度光谱仪系统整机可见光通道日不确定度低于0.2%,月不确定度不超过3%,满足数据测量要求。

室外光源光谱辐照度与K-means结合的单幅图像阴影检测

针对室外自然条件下单幅图像阴影检测困难,提出一种基于光谱辐照度的阴影检测算法。通过对户外光源的光谱特性进行分析,估算出阴影三色衰减模型(TAM)参数,由此得到阴影区域较暗的TAM图像。利用K-means方法将TAM图像分割为阴影区域和非阴影区域,结合中值滤波和形态学算子对阴影区域优化,成功提取出图像中的阴影部分。仿真表明该算法不需要复杂的特征学习过程,能够极大地提高运算速度;同时无需对图像校准以及获取任何先验知识,且可以用于相对复杂的真实场景中。

200～350nm石英窗口氘灯光谱辐照度的绝对定标

本文以合肥８００ＭｅＶ电子储存环同步辐射光源作为相对光谱辐射标准，标定了石英窗口氘灯２００～３５０ｎｍ波段的相对光谱分布，利用中国计量院石英卤钨灯光谱辐照度标准光源，完成了３００～３５０ｎｍ波段的绝对定标，并外推出２００～３５０ｎｍ石英窗口氘灯的绝对光谱辐照度，建立了实验室用紫外光谱辐照度传递标准。

用人工神经网络方法计算太阳光谱辐照度分布

针对传统太阳光谱辐照度分布计算模型计算速度慢,需要大量气象参数等问题,提出了一种基于人工神经网络(ANN)算法模型计算特定气象参数下的太阳光谱辐照度分布的方法。首先将数据集通过Mini-Batch-Kmeans算法聚类并标签化,利用Python平台搭建ANN算法模型并对数据集进行训练,从而获得该气象条件下的太阳光谱辐照度分布。结果表明,相对于其他机器学习算法模型,提出的ANN算法具有更好的误差评估参数表现以及更稳定的预测性能。此预测模型可运用于光伏器件的输出性能参数的计算,为光伏组件实际应用中预测发电量输出和性能评估提供了便捷工具。

太阳光谱辐照度仪光机系统设计

为高精度监测太阳光谱辐照度变化,设计一款高精度太阳光谱辐照度仪用于获得太阳光谱辐照度数据。该辐照度仪设计了三种光路完成性能指标,其主光路用于测量光谱辐照度,参考光路用于波长标定,太阳跟踪光路用于室外精密跟踪太阳。详细介绍了辐照度仪主光路的设计,主光路采用Féry棱镜进行色散与会聚,辐照度仪入射狭缝通过Féry棱镜成像到棱镜焦平面。通过旋转棱镜,在辐照度仪焦平面通过两个单元探测器获得380~2500 nm光谱辐照度。通过理论分析和实验验证,在380~2500 nm光谱范围内仪器的光谱分辨率小于40nm。采用标准灯对太阳光谱辐照度仪进行光谱响应范围验证,结果表明仪器的光谱范围满足测量需求。