双通道数字红外辐射计的研究

 针对目前所使用的红外辐射强度测试系统的不足,提出双通道数字红外辐射计的方案,即在同一红外辐射计中设计两套相互独立的红外辐射强度测试通道,在红外辐射产品点火试验测试中,双通道测试同时工作,同时进行数据采集。用研制的双通道数字红外辐射计分别在室温（25℃）和低温（-15℃）条件下进行6次对比试验,结果表明：两系统测试的误差小于5%,双通道数字红外线辐射计两通道之间误差小于5％,原1905A测试系统出现2次漏测,双通道数字红外辐射计无漏测。     

Gershun管光谱辐射计设计与性能检测EI北大核心CSCD

为满足地面/空间辐射定标和太阳/大气遥感测量的应用需求,开发了一种基于Gershun管(光阑筒式结构)的高精度光谱辐射计。介绍了Gershun管光谱辐射计的设计,对其探测器光谱响应度、空间响应均匀性、角度响应特性和视场内外辐射响应特性进行了测试,将基于探测器标准的Gershun管光谱辐射计与基于光谱辐射光源标准的Gershun管光谱辐射计进行了比对,并分析了其标准不确定度范围。实验表明,Gershun管光谱辐射计的光谱响应度重复性为0.3%,区域响应度均匀性为0.3%,角度响应与余弦分布一致性为0.2%,视场外辐射抑制能力为2.1×10^(-4);Gershun管光谱辐射计与光谱辐射光源标准比对的标准不确定度为2.83%,实验测试结果与理论结果的一致性为0.17%。所设计的Gershun管光谱辐射计可以满足应用需求。     

便携式红外光谱辐射计的光学结构特性

介绍几种国外典型的红外光谱辐射计和自行研制的便携式红外光谱辐射计的光学结构及主要性能，并提出红外光谱辐射计的一些应重点解决的技术问题。     

低温辐射计紫外探测器光谱响应度测试技术研究北大核心CSCD

通过研制真空多光路切换组件,结合Y型真空比较通道、探测器真空舱,在保证超高真空环境的前提下,实现激光、紫外连续可调单色光以及真空紫外单色光3个光路的快速切换,从而以低温辐射计为基准,以紫外增强硅陷阱探测器为传递标准,实现波长115 nm~400 nm紫外探测器绝对光谱响应度的测量,实验验证绝对光谱响应度测量不确定度在115 nm~230 nm可达到0.8%~1.5%(k=2),在230 nm~400 nm可达到0.5%~1.0%(k=2)。     

低噪声红外辐射计设计

为解决热像仪测试设备校准问题,设计了内部参考黑体温度与环境温度相等的红外辐射计。为评估精密红外辐射计的性能指标,指导精密红外辐射计的设计,建立了红外辐射计NETD (噪声等效温差,Noise equivalent temperature difference)数学模型。估算了在不同电子带宽、光谱波段下红外辐射计的NETD。结果表明,当噪声带宽小于1 Hz时,红外辐射计自身的NETD在MWIR(mid-wavelength infrared )、LWIR(long wavelength infrared)波段均小于0.01℃,能够满足热像仪测试设备校准需要。     

低温辐射计光功率修正因子测试与分析EI北大核心CSCD

为了确保低温辐射计测量准确度,开展了低温辐射计光功率修正因子的研究。介绍了低温辐射计测试系统光路结构和光功率的测量过程。分析了影响低温辐射计光电加热等效替代的四个主要因素。利用搭建的影响因子测试装置,对布儒斯特窗口透过率、杂散光和黑体腔吸收率三个影响因子进行了测试;采用有限元分析方法,对光电加热不等效性因子进行了仿真计算。测试和仿真计算了自主研制低温辐射计光电加热等效替代修正因子,结果显示,布儒斯特窗口在632.8 nm处的透过率为0.996817,杂散光修正因子为0.999013,黑体腔吸收率为0.999950,光电不等效性修正因子为1.009240±0.000010。该研究结果可用于低温辐射计的修正,对低温辐射计各功能模块的设计、测量不确定度的提高以及低温辐射计的研制具有一定参考价值。     

迎头方向隐身导弹红外辐射特性分析北大核心CSCD

隐身导弹应用红外隐身技术将降低导弹被红外探测系统的发现概率。通过以AGM-158C导弹为参考,对迎头观测方向目标的红外辐射特性,包括目标蒙皮、目标蒙皮反射周围背景和目标尾焰的红外辐射强度进行估算,并与典型亚音速导弹红外辐射特性的数据进行对比分析。分析结果表明:红外隐身技术可以明显降低导弹的中、长波红外辐射,尤其是中波波段的红外辐射;红外探测系统设计时尾焰探测通常选用中波红外探测器,弹体探测通常选用长波红外探测器;隐身导弹采用红外隐身技术将提高导弹的突防能力。     

双通道红外光谱辐射计的研制及标定

研制了一台双通道(1.40±0.02μm,4.50±0.03μm)光谱辐射亮度计(以下简称辐射计),并进行了光谱辐亮度定标[1]。该辐射计主要由前置光学系统、精密机械调制器、双路单元红外探测器、锁相放大器、A/D转换器和单片机等组成。在短波红外波段,由InGaAs探测器和积分球光源传递国家光谱辐照度标准灯的标准[15],对辐射计进行标定[7];在中波红外波段,用大面积标准黑体辐射源和腔型黑体辐射源,标定辐射计的光谱辐亮度。由数据统计分析,得出辐射计的光谱辐亮度响应度的不确定度[12,14]。     

点源红外目标模拟器测量数学模型

用数学公式分析从黑体入射光阑到红外光谱辐射计中探测器的有效响应面及红外辐射的传输过程（包括入射角的余弦值、辐射源的立体角、红外光谱辐射计中的入射光阑口径、光学镜的光谱反射率、大气传输比等因素）对光谱辐射传输的影响。建立适用的目标模拟器测量数学模型。     

地基CE312热红外辐射计定标方法分析与评价

地基CE312热红外辐射计用于星载传感器的定标,其定标精度直接影响热红外传感器的场地定标精度。文章论述CE312-1b带宽辐亮度定标法和分谱辐亮度定标法的定标原理,利用实验室黑体对CE312-1b热红外辐射计进行定标,最后利用2010年8月青海湖的野外实测数据结合MODIS观测值,分析对比两种定标方法所得定标结果的准确性及误差来源。结果表明,带宽辐亮度定标法得到的CE312热红外辐射计定标系数相对分谱辐亮度定标法所得结果在准确性、适用性方面表现更好。     

Multi-band infrared imaging radiometer

A novel approach to multi-spectral thermal imaging using staring system has been developed. An original optical assembly has been designed set up and tested that allows to acquire simultaneously four images of the same target in different spectral bands using a single commercial IRFPA sensor and a single commercial focusing lens. The spectral and spatial separation of the four images is completely obtained by means of filters and refractive optics without any kind of scanning device or other moving part. The multi-spectral optic presented in this paper operates in the spectral region of middle infrared (3–5 μm). Spectral filters are used to select the appropriate bands of interest and they are easily interchangeable.     

A study of multimode fibre attenuation measurement using a precision spectral radiometer and the near-field filtration technique

Based on the near-field filtration formulation, the paper identifies and quantifies the most important sources of interlaboratory error in multimode fibre attenuation measurements. Measures are proposed for the reduction of these errors, and it is estimated that a lower bound of about 0.04 dB should be possible under certain assumptions.     

红外光谱响应度测试系统研究

红外光谱响应度是红外探测领域的重要技术指标。介绍了红外光谱响应度的测试技术及其测试系统。该系统选用以无光谱选择的腔体热释电探测器为标准,用双单色仪进行分光同时,采用国际上最新的测试方法完成了红外波段光谱响应度的测量,获得了高的测量不确定度,分析了测试结果及其影响因素。     

滤光辐射计测量黑体的温度

介绍了黑体温度测量的溯源途径及方法,分析了探测器绝对光谱响应、透镜透过率及面积效应等对黑体温度测量的影响,试验测量结果表明黑体温度可以通过标准探测器进行量值传递并溯源。与传统溯源方法相比,利用标准探测器进行量值传递测量精度可提升一个数量级,达到0.8%的水平。     

自校准多通道红外辐射计的设计与性能测试

为满足遥感器热红外波段自动化观测定标的需求,研制了具有自动化观测能力的自校准多通道红外辐射计。该设备需具有以下特色功能:1）采用电机驱动镀金反射镜的设计,实现0°～90°仰角的大气下行辐射和地表辐亮度的测量,为消除大气下行辐射对反演地表温度的影响提供了技术手段;2）采用滤光轮分光的方法实现了6个光谱通道的自动设置,结合多通道温度与发射率分离算法可以实现场地温度与发射率的分离,为卫星遥感器热红外波段绝对辐射定标提供了2个关键因子;3）采用内置2个控温精度分别优于0.04 K和0.05 K、发射率均高于0.994,稳定性均优于0.0014的黑体实现内部探测器的实时辐射定标,有效地消除了内部背景辐射对辐射测量的影响,定标不确定度小于0.167%。等效测温不确定度为0.2 K（@303 K, 11 μm）,为遥感器热红外波段场地自动化定标应用的开展奠定了基础。     

低温辐射计测量系统中的光路调整

低温辐射计是目前光辐射测量不确定度最低的仪器。测量不确定度主要依赖于光路的调整和实验环境条件的控制。本文介绍了用低温辐射计测量激光功率的实验装置和调节方法 ,并提出了一种用直角棱镜观察、调节低温辐射计的新方法     

Environment-assisted precision measurement

We describe a method to enhance the sensitivity of precision measurements that takes advantage of the environment of a quantum sensor to amplify the response of the sensor to weak external perturbations. An individual qubit is used to sense the dynamics of surrounding ancillary qubits, which are in turn affected by the external field to be measured. The resulting sensitivity enhancement is determined by the number of ancillas that are coupled strongly to the sensor qubit; it does not depend on the exact values of the coupling strengths and is resilient to many forms of decoherence. The method achieves nearly Heisenberg-limited precision measurement, using a novel class of entangled states. We discuss specific applications to improve clock sensitivity using trapped ions and magnetic sensing based on electronic spins in diamond.     

Applying the reference-wavelength method to improve the precision of glucose measurement by near infrared spectroscopy

The reference-wavelength method is proposed to diminish the influence of noises on glucose measurement by differentially processing two signals at the reference and measuring wavelengths. At the reference wavelength, the radiation intensity is insensitive to the changes of glucose concentration. Therefore, it can be used as the internal reference to estimate the noise and then to extract the effective glucose signal at the other wavelengths. The validation experiments are constructed in the non-scattering samples with the reference wavelength of glucose at 1525 nm. The results show that the reference-wavelength-based glucose-specific signal extracting method can largely improve the glucose prediction precision from 17.56 to 8.87 mg/dL in the two-component experiment and from 26.82 to 9.94 mg/dL in the three-component experiment.