开展了绝对辐射计溯源至低温辐射计的计量技术研究。选用激光作为光源,采用光斑非全覆盖绝对辐射计接收面的辐射功率模式进行校准实验。利用溯源至低温辐射计的陷阱探测器作为标准器定标激光器功率,然后通过替代法将量值传递至绝对辐射计。通过绝对辐射计光阑面积校准,实现激光功率与绝对辐射计测量辐照度的转化。通过对陷阱探测器的校准、绝对辐射计锥腔不同位置空间响应均匀性、锥腔的波长选择性等特性的分析,对实验所用绝对辐射计校准不确定度进行了详细评估,得到的校准不确定度为0.86%(包含因子k=2)。

遥感信息定量化要求高精度的光谱辐射定标技术支撑, 使传感器获取数据可比较性、测量精度和长期稳定性得到保证, 溯源于低温绝对辐射计的定标技术是发展趋势.为提高红外绝对光谱响应率定标精度, 在一种薄膜热电堆传感器上加装镀金反射半球, 研制了红外陷阱探测器作为标准传递探测器.利用电替代技术, 测试了红外陷阱探测器光谱响应线性、空间响应均匀性和稳定性.通过溯源于低温绝对辐射计的光谱辐射定标系统, 标定了其在1.1～3.0 μm短波红外波段的绝对光谱响应率, 合成不确定度小于1%.将红外陷阱探测器应用于红外光谱辐射定标, 可缩短低温绝对辐射计的红外光谱功率标准传递链路并提高定标精度.

为了获得太阳辐照度绝对辐射计中吸收腔的最优结构参数, 需要对结构中吸收腔-热连接-热沉构成的传热链进行热分析。基于Ansys软件的有限元方法, 给出了上述传热链的仿真模型, 并计算得到了仿真结构的温度响应曲线; 通过改变吸收腔的结构参数(尺寸、材料等), 探究了不同参数下传热状态的变化及其原因; 通过分析仿真结果确定了吸收腔最优结构参数。仿真结果表明：在环境温度为常温(298 K)、加热功率为50 mW的情况下, 吸收腔最优结构参数为壁厚0.07 mm/锥顶角30°/帽檐宽度2.2 mm/银质, 此时辐射计的时间常数为11.501 s、响应度为1.391 K; 同等条件下进行实验, 测得时间常数为11.487 s, 响应度为1.397 K, 与仿真结果相比, 误差分别为0.12%和0.43%。仿真结果基本符合理论推导, 所得数据具有足够的可靠性, 证明该模型可以指导绝对辐射计优化设计, 提高其工作性能。

针对绝对辐射计光电不等效性来源复杂、实验测量难度大的特点，提出了修正太阳辐照度绝对辐射计(SIAR)光电不等效性的有限元单元法。结合SIAR的测量方法，对真空中辐射计的腔温响应进行了实验测试。基于有限元单元法，建立了与实验腔温度响应相对误差仅为0.14%的有限元模型，对接收腔的温度响应进行了实验测试。测试结果显示: 入射光功率为73.8 mW时，接收腔与热沉之间的温度差异约为0.85 K，响应的时间常数为29.8 s。运用建立的有限元模型对SIAR的光电不等效性进行了评估和修正。 结果表明: 太阳辐照度绝对辐射计的光电不等效性来源主要为不同加热途径和不同加热区域引起的偏差，SIAR的光电不等效性因子N为0.999 621±0.000 004。该修正模型完善了仪器的修正体系，提高了测量精度，为绝对辐射计的发展提供了可靠的数据来源。

为了扩展动态测量范围, 提高对较低的激光功率的测量不确定度, 对太阳辐照度绝对辐射计的测量方法进行了研究与改进。首先, 重复测量各个激光功率的响应度, 分析由响应度引入的系统误差对测量不确定度的影响; 其次, 提出改进的测量方法, 通过两次电定标实时修正光功率附近小功率区间的响应度; 最后, 使用新方法和传统方法测量各个功率的激光, 比较测量不确定度。实验结果表明: 根据宽功率区间获得的响应度的相对不确定度为2.7%, 测量较低的激光功率时, 不可忽略由响应度引入的误差。当激光功率低于20 mW时, 改进方法的相对测量不确定度仍为0.1%, 具有更好的稳定性, 补偿了响应度误差。因此, 电定标与光定标差距非常大, 不具备可比性, 需两者结合实现全动态范围定标; 该方法可以扩展动态测量范围, 对于定标太阳辐照度绝对辐射计具有重要意义。

叙述了广泛应用的光栅单色仪的色散原理,介绍了其常用的几种反射式水平成像系统的光学结构型式,描述了其波长定标和能量定标方法.对搭载航天单色仪的几个现有遥感仪器,如中分辨率成像光谱仪(MODIS)、太阳光谱分光计(SOLSPEC)、太阳后向散射紫外辐射计(SBUV)、紫外臭氧垂直探测仪-太阳后向散射紫外探测仪(UOVPP-SBUS)以及欧洲航天局(ESA)的TRUTHS项目等在辐射测量、光谱定标和绝对定标方面的应用现状进行了说明.最后讨论了未来航天单色仪可能的发展趋势及应用前景,指出采用太阳光源、航天单色仪和低温绝对辐射计相结合的绝对定标系统将是今后最具潜力的发展方向之一.

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。

为了考察真空环境对太阳辐照度绝对辐射计辐射测量值及其对世界辐射基准修正系数的影响，提高在轨辐射测量值向世界辐射基准的溯源精度，改善不同仪器在轨辐射量值的一致性，进行了真空环境中太阳辐照度绝对辐射计腔温响应变化及其影响的测量和评估。真空环境中，由于缺少了空气对流这一传热途径，使得在相同的加热功率下，辐射计腔温响应的时间常数变长，并且平衡温度升高，导致辐射计黑体腔响应度明显降低。在真空和空气中,对相同的测量目标进行辐射测量，结果表明由于真空中黑体腔时间常数和响应度的变化，导致测量的辐射功率有0.15%的相对偏差，进而造成真空环境中的辐射测量值向世界辐射基准的修正系数发生0.15%的相对变化。

风云三号A星和B星上搭载的太阳辐射监测仪由于视场较大而引入较多不确定因素, 因此风云三号C星太阳辐射监测仪采用小视场绝对辐射计来跟踪太阳测量。本文研究了小视场绝对辐射计视场带来的修正因素。计算了C星太阳辐射监测仪由视场光栏和主光栏确定的视场大小; 基于此视场计算值, 给出了仪器辐照度测量值随光源入射角变化的理论曲线; 并且利用实验室搭建的视场测量装置, 对此变化曲线进行了实际测量。结果表明, 测量曲线与理论曲线的相对偏差平均为1%～2%, 接近测量装置的极限精度, 从而验证了视场计算值的准确性。利用计算视场评价了在轨测量时辐射计与冷空间背景的辐射交换修正项, 结果显示, 小视场会对太阳辐射测量产生2.023 W/m2的冷空间背景修正, 相对太阳辐照度测量精度要求, 修正项计算标准差可以忽略。