建立了基于FTIR光谱测量系统光谱响应度的非线性标定模型,并基于三段式高温黑体辐射源对FTIR光谱测量系统进行了光谱响应度标定实验研究。三段式高温黑体温度覆盖600~950℃温区、光谱范围覆盖3~14 μm。与传统的分段线性标定模型进行了比对,结果表明:基于非线性标定获得的光谱辐射亮度与理论光谱辐射亮度平均偏差优于0.04%,而分段线性标定的平均偏差在0.93%水平,两者具有较好的一致性,非线性标定方法的精度比分段线性标定方法的精度提高了一个数量级。

基于傅里叶变换红外(Fourier Transform Infrared, FTIR)光谱仪等先进测试 手段，建立了一种估计目标光谱发射率的方法框架。首先，通过双温度测量标定获得FTIR光谱仪关于波 长的背景辐射亮度函数和响应度函数，提高了测量的准确性；其次，基于大气窗口的辐射亮度数据进行高阶多 项式拟合，进一步抑制了杂散辐射的影响；然后通过对大气吸收波长的辐射特性进行估计，获得了所测波段的 红外亮度曲线；最后估计了目标的光谱发射率，其相对误差均在1%以内。测试结果表明，本文方法行之有效。

利用光程差变化信息对红外干涉图进行非线性校正可以有效降低干涉仪动镜非匀速运动对傅里叶变换红外光谱仪性能的影响。在合成正交相位解调的光程差信息反演方法基础上, 建立了基于该方法的红外干涉图非线性校正 FTIR光谱仪仿真模型。对该模型的性能参数进行了仿真分析, 仿真结果表明了合成正交相位解调方法的有效性。

动镜扫描是导致FTIR光谱仪动态测量误差的主要因素, 其运动的平稳性直接制约着测量光谱的信噪比, 并影响到后续光谱定性定量分析的精度, 对FTIR光谱仪整体性能优劣有举足轻重的作用。 针对传统基于模/数混合设计的动镜运动控制系统的复杂性, 研究了一种简洁实效的全数字控制方法, 将动镜运动产生的正交编码信号A和B送入数字逻辑芯片CPLD, 在该芯片内编写相应的位置和速度控制算法, 生成两路PWM信号, 再通过数字功率芯片驱动挂载动镜的音圈电机完成扫描。 实验表明, 该控制方法使动镜在匀速阶段的速度平均稳定性优于97.2%, 可显著提高测量光谱信噪比, 为FTIR光谱仪高精度定量分析提供保障。

动镜是FTIR光谱仪中唯一不断运动的部件, 动镜的匀速运动性能以及动镜与定镜的准直性好坏影响干涉效果和光谱图质量, 直接制约着仪器的精度和分辨率, 对仪器整体指标起着重要作用。 文章围绕FTIR光谱仪中干涉仪动镜运动的匀速性以及其与定镜的准直性展开研究, 使用相位检测技术对定镜的姿态作出动态调整以补偿动镜与定镜间的倾斜夹角, 并且设计了具有磁悬浮特点的动镜支撑系统。 文章采用改进的模糊PID控制算法实现动镜运动速度的精确调节, 对该控制方案从硬件设计和算法上实现。 结果表明所研发的动镜运动控制系统具有足够的精度和实时性, 能够保证FTIR光谱仪中干涉仪所需的准直性及动镜匀速性的要求。

在航天红外遥感应用中,地物目标光谱发射率是卫星遥感测量地面温度的一个重要参数.野外测量的大气环境、目标背景和地物的热力学特性等因素的影响,使得野外测量地物目标表面光谱发射率变得较为复杂.重点讨论了利用傅里叶变换红外光谱仪野外测量地物目标光谱发射率的方法和程序,介绍了几种正确分离目标温度与发射率的方法.野外测量实验结果表明,按照文中所述的测量方法,测量得到的地物热红外光谱发射率具有良好的一致性,发射率测量误差小于0.02.