太阳光谱辐射计的信号传递与性能表征模型研究

太阳光谱辐射计作为一种专用光谱辐射测量仪器,对于其宽谱段和大动态范围的测量特点,准确完整地表征分光性能是十分重要的。研究内容旨在为太阳光谱辐射计的研制与验证提供明确的理论依据和测试方法,给出清晰而准确的机理模型和指标模型对光谱仪器系统的设计和评估提供指导。因此,重点阐述了光谱仪器系统的信号传递模型到性能指标模型的推导和建立过程。线谱扩展函数这种串联卷积模型能够综合反映仪器的各个元件对系统的影响,而且很容易通过窄带线谱光源测试而得到,并且线谱扩展函数矩阵能够清晰完整地给出光谱仪器的分光性能细节特性。而在线谱扩展函数的基础上再进一步提取关键几何特征,通过简单的算法定义即可得到半高全宽(FWHM),带外抑制和带外辐射这三项示性函数指标,可以很好地对分光系统的性能进行定量表征,是十分有效的光谱仪器系统性能评估的指标模型。     

大面积投影式太阳模拟器的光学设计EI北大核心CSCD

为模拟大面积空间太阳光辐照环境,提出一种新型投影式太阳模拟系统设计方法。根据光学扩展量理论分析系统的能量传递过程,采用4个短弧氙灯阵列作为光源,设计物方远心投影系统以实现大面积均匀照明。通过Zemax软件模拟仿真及实际系统测量来验证系统设计的合理性。实验结果表明:太阳模拟器的有效辐照面尺寸为1000mm×1000mm,辐照度可达1263W/m^2,且辐照面不均匀度优于±4.82%。该研究可为卫星载荷的空间环境实验提供准确可靠的太阳光辐照,弥补传统大型太阳模拟器体积大、造价高的局限。     

基于太阳漫射板的星上定标方法研究

基于太阳漫射板的星上定标方法是一种具有高精度、高频次、高效率等优点的独立定标方法,是目前提高我国遥感定标精度的重要手段之一。文章阐述了基于太阳漫射板的星上定标原理、方法及实现过程,建立了空间辐射标准,同时给出了星上反射率定标物理模型。分析定标物理模型发现,影响星上定标不确定度最主要的因素是太阳漫射板BRDF实时量值的确定。为此,首先介绍了星上定标时机的选择,根据所确定定标时机的太阳照明角度对太阳漫射板在实验室相应入射角度下的BRDF进行了测量。通过对太阳漫射板从制作完成到星上使用寿命终结整个过程中各阶段的BRDF量值的监测及修正,确保太阳漫射板定标时刻可为遥感器提供精确已知的辐射输入,实现遥感器全寿命期的高精度星上定标。最后,结合国内对定标模型中相关参数项测量的不确定度水平,按照测量不确定度B类评定的方法对基于太阳漫射板星上定标不确定度进行了预估,可实现星上反射率定标不确定度优于2.03%,绝对辐射定标方法不确定度优于2.04%。     

Parameterization of land surface albedo

Remote measurements of Earth’s surface from ground, airborne, and spaceborne instruments show that its albedo is highly variable and is sensitive to solar zenith angle（SZA） and atmospheric opacity. Using a validated radiative transfer calculating toolbox, DISORT and a bidirectional reflectance distribution function library, AMBRALS, a land surface albedo（LSA） lookup table（LUT） is produced with respect to SZA and aerosol optical depth. With the LUT, spectral and broadband LSA can be obtained at any given illumination geometries and atmospheric conditions. It provides a fast and accurate way to simulate surface reflectance over large temporal and spatial scales for climate study.     

Experimental characterization and correction of non-equivalence of Solar Irradiance Absolute Radiometer

We experimentally evaluate and correct the non-equivalence between electrical and radiative heating of solar irradiance absolute radiometer to compensate the systematic error of radiant power measurement at ambient pressure. A relative difference of the order of 0.08%-0.27% between electrical and radiative heating sensitivities is shown, and the resulting non-equivalence correction factor is calculated. The radiant power measurement equation is modified using the non-equivalence correction factor, a systematic deviation of 0.19% of radiant power measurement is hence eliminated.     

Research on calibration method in lab of direct solar channels of Sun photometer

We develop a new calibration method in lab by measuring the absolute spectral irradiance responsivity of Sun photometer sun channel. The absolute power responsivity of Sun photometer is obtained when a white laser double monochromator system serve as a source, and a standard transfer detector calibrated against cryogenic absolute radiometer is assembled to measure the absolute power of laser beam. The effective area of aperture is measured through laser raster scanning method, and the relative spectral irradiance responsivity of the corresponding channel is obtained by using tungsten-halogen lamps double monoehromator system. On the basis of the above results, the top of the atmosphere responsive constants V0 （500, 675, and 870 nm） are obtained by integration with extraterrestrial solar spectral irradiance data. Comparing the calibration results with that of CIMEL, France in November 2011, the relative differences are 4.38%, 2.23%, and 2.45%, respectively. The calibration uncertainty reaches to 2.048×10^-2, which shows a remarkable consistency with the Langley plot method. Further, our scheme can overcome the limits of space and atmospheric conditions which are only available at a high-altitude calibration site in particular date. The advantages lie in not only shortening the experiment period but also being of high precision. This new scheme definitely plays an important role in supporting the current and future sun photometry calibration activities which are significant to earth observation.     

同济大学“声子学与热能科学研究中心”——人才招聘

<正>"声子学"作为物理学前沿的一个新兴热门领域,正越来越多地吸引着人们的注意。作为全世界第一个声子学研究机构:"同济大学—新加坡国立大学声子学和热能科学中心"成立于2012年5月。本中心是按2011工程精神与国外知名大学协同创办的创新基地。中心以同济大学为基地,协同新加坡国立大学,为物理学、数学、生命科学、信息科学和工程、材料科学与工程、能源科学与工程等学科的科研工作者提供了进行跨学科     

同济大学“声子学与热能科学研究中心”——人才招聘

<正>"声子学"作为物理学前沿的一个新兴热门领域,正越来越多地吸引着人们的注意。作为全世界第一个声子学研究机构:"同济大学—新加坡国立大学声子学和热能科学中心"成立于2012年5月。本中心是按2011工程精神与国外知名大学协同创办的创新基地。中心以同济大学为基地,协同新加坡国立大学,为物理学、数学、生命科学、信息科学和工程、材料科学与工程、能源科学与工程等学科的科研工作者提供了进行跨学科协同研究的平台。     

太阳模拟器中椭球面聚光镜参数的确定

椭球面聚光镜是太阳模拟器设备的重要组成部分,其能量收集的效率决定着太阳模拟系统的能量传递效率,而太阳模拟器光学系统中的椭球面聚光镜参数一直没有理论上的设计依据,结合氙灯的发光特性并通过对MATLAB 中建立的椭球面聚光镜聚光过程数值分析模型给出了椭球面聚光镜包括第一焦距、最大成像放大倍率、包容角范围及前后开口直径的确定依据,并通过在Lighttools 中建立的4种仿真模型验证了理论分析的正确性。第一焦距由光源光中心高确定,最大成像放大倍率由光学积分器相对孔径及椭球镜包容角范围共同确定,椭球镜包容角范围不小于30°～120°,前开直径口由椭球镜的最大孔径角确定,后开口直径由最小孔径角和光源的径向调节量共同确定。该结论给椭球面聚光镜的设计提供了理论支撑,有利于设计完成高能量收集效率的椭球面聚光镜。     

太阳模拟器用光学积分器设计

针对传统太阳模拟器普遍存在辐照均匀度较低的缺陷,改进设计了一种可以有效提高太阳模拟器辐照均匀度的光学积分器.介绍了该光学积分器的组成和工作原理;阐述了光学系统的优化设计技术;对其光机结构进行合理化设计,并使用ansys软件对光机结构进行热分析.最后,利用lightTools软件对太阳模拟器系统进行模拟仿真.结果表明:使用所设计的光学积分器后,太阳模拟器辐照不均匀度明显降低,在Φ60 mm范围内小于±1%,在Φ(60~200)mm范围内小于±2%.该结果与实际检测结果一致,能够满足高准确度的使用要求.