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。

在地外太阳光谱辐照度测量和大气定量遥感等项研究的推动下, 近二、 三十年, 国际上光谱辐射计量技术发展十分迅速。 基于先进的高温技术、 优异的高温热解石墨材料和独特的设计, 全俄光学物理测量研究所(VNIIOFI)研制出温度高达3 200～3 500 K、 具有高均匀性和高稳定性的大面积普朗克高温黑体光源。 基于低温绝对辐射计的滤光片辐射计迭代测温技术, 使高温黑体温度测量不确定度小于0.5 K。 在德国物理技术研究院(PTB), 将这种高温黑体直接用于国际空间站地外太阳光谱测试仪器(SOLSPEC)的辐射定标, 定标综合不确定度小于0.5%～1%。 2008年德国物理技术研究院(PTB)建成名为计量光源(MLS)的新一代专用同步辐射存储环并投入使用。 为调节同步辐射的光谱分布, 稳态下其能量可设置为105～630 MeV任意值, 相应特征波长随之从735 nm改变至3.4 nm。 为在不改变光谱分布情况下改变光强, 电子束流可调节 11个量级, 即从 1个存储电子(相当于1 pA)到200 mA。 美国国家标准技术研究院(NIST)在同步辐射紫外辐射装置(SURF Ⅲ)3号光束线上建立了使用同步辐射的光谱辐照度定标装置(FICUS), 为紫外传递标准光源定标, 光谱范围200～400 nm, 相对测量不确定度1.2% (k=2)。 新一代同步辐射装置为地外太阳光谱辐照度测量仪器, 如SUSIM, SOLSTICE, SBUV, SIM和SOLSPEC等, 短波段高精度辐射定标奠定了技术基础。 该文描述新型高温黑体和同步辐射装置的建立与发展, 光谱辐照度和光谱辐亮度标准的传递及国际比对并评述它们在太阳光谱辐照度测量中的应用。

为满足高精度太阳光谱辐照度绝对测量的需求, 研制了太阳光谱辐照度绝对测量系统及其定标单色仪。介绍了太阳光谱辐照度绝对测量的现状, 并着重介绍了太阳定标单色仪和积分球太阳光谱仪的设计方案, 以及高精度辐射定标传递链路。设计用于太阳光谱辐照度绝对测量的太阳定标单色仪和积分球太阳光谱仪, 通过低温绝对辐射计和太阳定标单色仪实现绝对定标, 使积分球太阳光谱仪测量数据可溯源至国际基本单位(SI)。结果表明: 太阳定标单色仪的光谱范围覆盖300～2 400 nm, 光谱分辨率为3～10 nm, 输出单色太阳光功率的不确定度为0.2%～0.5%; 积分球太阳光谱仪的光谱范围覆盖300～2 500 nm, 光谱分辨率为1～8 nm, 太阳光谱辐照度绝对测量精度最高可达0.5%。用低温绝对辐射计和太阳定标单色仪绝对定标积分球太阳光谱仪, 可以实现高精度太阳光谱辐照度的绝对测量。

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。

利用有限元软件对低温绝对辐射计热沉在测量过程中的动态响应进行了研究，分析了影响热沉平衡温度的关键因素和不同结构下热沉对应的温度变化，并对比了304号不锈钢、6061铝合金和无氧高导铜材料作为热链接时热沉的响应状态。结果表明，低比热容和低热导率的热链接材料是未来低温辐射计发展的首选。另外，对辐射计结构进行合理的调节可以实现对热沉平衡温度的有效控制。

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.