1 中国科学院安徽光学精密机械研究所, 中国科学院大气光学重点实验室, 安徽 合肥 230031中国科学技术大学, 安徽 合肥 230031
2 中国科学院安徽光学精密机械研究所, 中国科学院大气光学重点实验室, 安徽 合肥 230031先进激光技术安徽省实验室, 安徽 合肥 230037脉冲功率激光技术国家重点实验室, 安徽 合肥 230037
3 中国科学院安徽光学精密机械研究所, 中国科学院大气光学重点实验室, 安徽 合肥 230031安徽 合肥 230031先进激光技术安徽省实验室, 安徽 合肥 230037脉冲功率激光技术国家重点实验室, 安徽 合肥 230037
光谱型太阳辐射计可以直接测量得到太阳辐射变化, 反映各个波段对应的辐射度信息, 其直射通道全波段的仪器定标精度直接影响大气参数的反演精度。 常用的Langley拟合法在大气强吸收波段定标精度不高, 最终计算的可降水量、 强吸收波段透过率数据均存在一定的误差。 为了满足可见-近红外全波段太阳光谱的高精度测量需求, 提出一种非吸收波段的Langley定标法和基于理论计算强吸收波段大气层顶太阳辐照度相结合的混合定标法, 得到光谱辐射计全波段的定标值。 因为仪器响应函数是随波长缓慢变化的, 通过非吸收波段定标的仪器响应函数按波长线性插值得到强吸收波段下的仪器响应函数, 再结合大气层顶太阳辐照度和仪器定标值之间的关系得到强吸收波段下的仪器定标值。 通过对比Langley定标法、 改进Langley法以及混合定标法的仪器定标值变化曲线发现, 前两种方法在强吸收波段的定标值有明显的突变, 而混合定标法计算的强吸收波段仪器定标值变化更平缓, 符合仪器响应规律; 通过对比不同定标法测量的大气透过率与CART理论计算透过率的相对偏差, 发现混合定标法平均偏差减少了1.15%, 误差的减小主要归因于混合定标法提高了强吸收波段大气透过率的测量精度。 将改进Langley法和混合定标法计算得到的可降水量数据与国外同类型的POM辐射计测量得到的可降水量数据进行对比, 混合定标法计算得到的可降水量与POM辐射计的计算结果几乎一致, 相对误差在10%以下, 而相对于改进Langley定标法平均减少了40%; 对于测量的大气透过率, 与POM辐射计测量的透过率数据进行对比, 在940 nm水汽强吸收带处, 混合定标法测量的相对误差减小了25%。 因此混合定标法对于光谱型太阳辐射计直射通道全波段定标、 可降水量计算以及强吸收波段透过率计算有应用价值, 较好地改善了强吸收波段的定标精度。
光谱型太阳辐射计 定标方法 辐照度 吸收波段 Spectral solar radiometer Calibration method Langley Langley Irradiance Absorption band 光谱学与光谱分析
2023, 43(8): 2536
1 浙江省气象科学研究所, 浙江 杭州 310008
2 安徽工业大学数理学院应用物理系, 安徽 马鞍山 243002
污染物区域间输送是大气环境研究的重点和难点。利用2012―2015年间浙江省污染程度较高的霾天气过程激光雷达观测数据,根据Mie散射理论和Fernald反演方法计算污染物垂直浓度,开展了高影响霾天气区域间污染物输送沉降特征定量研究。结果表明:(1) 浙江省高影响霾天气多发生于高压前部转高压控制的情况,高压前部利于外来污染物输入,而高压控制利于本地污染物累积;(2) 不同过程及同一过程不同时刻外来污染物输送高度、质量浓度、结构组成都不相同,污染物集中输送高度一般介于4.5~7.5 km之间,输入最大质量浓度一般介于450~1200 μg·m-3之间,输入污染物中粗颗粒物居多,污染物类型主要包括沙尘和城市污染物;(3) 个例分析表明,输入污染物仅有25%~35%沉降到近地面,重力和气温下降是影响沉降的重要原因,其中重力对粗颗粒物沉降作用更大,而气温下降对细颗粒物作用更大。
激光雷达 微波辐射计 Mie散射 输送 沉降 lidar microwave radiometer Mie scattering transport deposition 大气与环境光学学报
2023, 18(6): 541
1 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所,安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学,安徽 合肥 230026
3 中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室,安徽 合肥 230031
基于分区线性法对圆形渐变滤光片型光谱辐射计开展辐射定标研究,以解决温度范围大、工作波段宽的测量目标对该类型光谱辐射计造成的非线性问题。所提光谱辐射计的主要技术原理是将待测目标的温度区间分为多个子区间,采集目标温度区间内多个不同温度黑体对应的测量光谱,并计算各个温度下的响应度函数。在进行红外光谱测量时,将目标光谱与区间内记录的不同温度点光谱进行比对,从而确定待测目标所属温度子区间的上下限。根据子区间计算的响应度函数,通过线性插值求得待测目标的响应度函数并进行辐射定标。基于该方法的实验结果表明,待测目标理论辐亮度与使用分区线性法进行辐射定标得到的辐亮度在波长范围内的平均偏差小于1%。通过定标结果反演测量黑体的等效温度,等效温度误差小于2%。
测量 红外光谱辐射计 圆形渐变滤光片 辐射定标 黑体 分区线性标定法 光学学报
2023, 43(23): 2312001
中国计量科学研究院 光学与激光计量科学研究所,北京 100013
为了减小不同光谱辐射计间瞄准区域差异带来的光谱辐射亮度不一致性,讨论了视场角及定位对于测量准确性的影响。通过建立太阳光白板和卤钨灯白板系统光路下的光谱辐射亮度测量模型,分析了不同几何光路视场区域平均辐射亮度与中心辐射亮度的差异。数值模拟表明,太阳光白板光路修正因子仅与视场角大小有关;卤钨灯白板光路修正因子随测量距离增大而减小,距离600 mm时8°和14°视场角的修正因子分别变为0.993 5和0.980 2。最后,实验验证了卤钨灯白板系统下角度误差和位移误差对光谱辐射亮度的影响。结果表明,修正因子对水平方向的角度误差和位移误差呈现非对称性,两侧差异高达2%。因此,依据视场角和几何定位可以对测量结果进行数据修正,有助于提升光谱辐射亮度测量不确定度水平。
光谱辐射计 光谱辐射亮度 视场角 修正因子 spectroradiometer spectral radiance field of view angle correction factor
为体系化地开展地面目标的光谱辐射特性测试, 提高光谱辐射计在地面目标红外特性测试中的精度, 本文系统地介绍了基于光谱辐射计的地面目标红外辐射特性测试原理、光谱数据定标原理、目标测试及大气透过率测试方法。以基于光谱辐射计的航空发动机红外辐射特性测试为例, 详述试验方案设计、试验实施过程、测试结果及分析。试验数据表明了本文所述方法的可行性和正确性, 针对航空发动机的红外辐射特性测试方法也可推广应用于其他各类型地面目标的红外特性测试与评估当中, 支撑地面目标红外光谱特性及隐身特性的研究。
光谱辐射计 红外辐射 光谱定标 大气透过率 spectral radiometer infrared radiation spectral calibration atmospheric transmittance
1 中国电子科技集团公司光电研究院, 天津
2 中国人民解放军96712部队, 江西 景德镇
基于末敏弹用毫米波辐射计的工作原理, 分析研究了毫米波辐射计的烟幕干扰机理、干扰材料发射率测试原理及方法。在缩比的小铁板上方动态施放筛选的高发射率干扰材料, 小铁板的辐射信号急剧减弱。测试结果表明, 采用由高发射率干扰材料布设形成的烟幕干扰毫米波辐射计是可行的。
末敏弹 毫米波辐射计 烟幕干扰 测试方法 terminal sensitive projectile millimeter wave radiometer smoke screen jamming testing method