傅里叶光谱仪高精度光谱定标研究

为了提高傅里叶光谱仪光谱定标精度，减小光谱定标误差，基于风云四号大气垂直探测仪实验室气体池光谱定标数据，进行傅里叶光谱仪高精度光谱定标算法研究。首先，分析了傅里叶光谱仪的分光原理，并在对参考激光波数漂移、光线离轴、以及有限视场引起光谱波数偏移的原理进行分析后，得出傅里叶光谱仪光谱定标公式及定标参数的计算方法；接着分析了快速傅里叶变换(FFT)的栅栏效应和干涉图截断产生的sinc函数造成的光谱定标误差较大的原因；然后通过对比几种不同的光谱细化方法，选择高效的快速Chirp Z-transform(CZT)进行光谱细化，解决FFT光谱分辨率较低导致光谱误差较大的问题；通过对气体池参考气体在HITRAN数据库中的理论谱线，用Gaussian线型展宽并卷积sinc函数处理后作为光谱定标参考谱线的方式，减小由sinc函数引起的谱线间串扰造成的光谱定标误差，从而提高光谱定标精度。最后，使用实验测得的数据对该光谱定标算法进行验证，对比使用CZT细化光谱前后定标误差，和参考谱线处理前后的定标误差，证明该算法可以有效提高光谱定标精度，最高可将光谱定标误差减小10倍以上。     

红外傅里叶光谱仪在轨光谱定标算法研究

风云四号A星上搭载的干涉式大气垂直探测仪的核心是一台红外傅里叶光谱仪,为了提高探测仪观测资料的定量化应用水平,必须对其进行精确的在轨光谱定标。对于傅里叶光谱仪来说,光谱位置由干涉图的采样点数和参考激光频率共同决定,因此光谱定标的关键是确保参考激光频率的稳定性。本研究利用逐线积分辐射传输模式得到参考大气吸收谱线,通过比较探测仪观测光谱与参考光谱的均方根误差来确定激光的有效采样频率,从而实现探测仪的在轨高精度光谱定标。该方法已应用于风云四号A星上搭载的干涉式大气垂直探测仪的在轨光谱定标中,具有较高的应用价值。     

FY-4B GHI长波红外波段的发射前辐射表征和定标

静止轨道快速成像仪（GHI）是风云四号B星（FY-4B）的主要有效载荷之一。针对该仪器长波红外波段的大视场、高空间分辨率等特点,提出了相应的发射前辐射定标和表征方法。建立了一套定标系统装置,实现了长波红外波段的发射前辐射定标,定标不确定度优于0.67 K@300 K。测量并研究了长波红外波段的空间噪声特性。根据长波红外焦平面4个线阵的设计特点,提出了两种最佳成像探元选择方法,即基于信噪比最大化和响应信号固定图形噪声最小化的方法。测量并分析了这两种最佳成像探元组合线阵的温度探测灵敏度,均优于任务要求,平均水平达到了50～60 mK@300 K。评估了星上黑体参考标准的精度,星上黑体标称亮温比真实亮温偏低约0.42 K@300 K,该结果对黑体的在轨应用具有重要参考意义。