检索结果-内蒙古大学图书馆

光学学报 2023年第24期43卷 192-203页

作者：叶松于新宇甘戈李扬邹征宇路美娜骆冬根裘桢炜桂林电子科技大学电子工程与自动化学院广西桂林541004 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 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

针对卫星上相机对高信噪比、抗辐照等特殊要求,提出一种基于长光辰芯公司的科学级CMOS探测器HR400的多光谱相机成像电子学系统设计,采用FPGA加SRAM缓存的系统架构,重点讨论了CMOS探测器的驱动设计和图像采集技术。首先,针对滤光片轮式... 详细信息

针对卫星上相机对高信噪比、抗辐照等特殊要求,提出一种基于长光辰芯公司的科学级CMOS探测器HR400的多光谱相机成像电子学系统设计,采用FPGA加SRAM缓存的系统架构,重点讨论了CMOS探测器的驱动设计和图像采集技术。首先,针对滤光片轮式多光谱相机曝光时间变化会导致成像偏振方位角差异的问题,提出一种能够根据曝光时间动态调整的延时成像方法,将通道通光中心作为成像的采集中心,保证不同曝光时间下采集的图像中心位置一致且处于最佳采样位置;然后,针对该延时成像方法的成像中心位置误差进行分析;最后,对相机成像性能和不同曝光时间的偏振方位角进行测试验证。测试结果表明:成像系统的时域暗噪声为71.6(等效电子数),当系统光强为饱和光强的80%时,信噪比为588.1,满足载荷成像要求;延时成像方法对由曝光时间导致的偏振方位角差异有明显改善。

关键词：成像系统多光谱相机 CMOS 卫星成像信噪比

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基于荧光双色比例的变压器绝缘油放电击穿故障诊断模型研究

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光谱学与光谱分析 2022年第4期42卷 1134-1138页

作者：赵跃马凤翔王安静李大成宋玉梅吴军崔方晓李扬裕曹志成中国科学院安徽光学精密机械研究所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 国网安徽省电力有限公司电力科学研究院安徽合肥230000

传统变压器绝缘油品质荧光分析检测方法是利用荧光分光光度计采集油样本全谱段荧光光谱,根据不同老化程度绝缘油的全谱荧光特征变化建立变压器运行状态诊断模型。针对传统荧光方法中光度计体积大、价格昂贵以及因光谱采集时间长无法实... 详细信息

传统变压器绝缘油品质荧光分析检测方法是利用荧光分光光度计采集油样本全谱段荧光光谱,根据不同老化程度绝缘油的全谱荧光特征变化建立变压器运行状态诊断模型。针对传统荧光方法中光度计体积大、价格昂贵以及因光谱采集时间长无法实现实时监测等问题,提出一种基于荧光双色比例的变压器绝缘油品质检测方法,提取荧光特征双波段信息并建立变压器运行故障诊断模型,可通过定制滤光片和可见光电探测器等硬件取代传统荧光分光光度计,实现双色荧光信息快速采集及处理,满足在线实时监测的同时降低硬件成本。对放电击穿故障造成的变压器绝缘油老化进行荧光分析,试验模拟了不同放电击穿工况,制备了不同放电击穿时间(10,30,50,70,90和120 min)下的尼纳斯油样本作为荧光检测目标;使用荧光分光光度计采集了各样本在不同激发波长下的荧光发射光谱,确定最优固定激发波长为280 nm;使用3点移动均值平滑法对样本荧光光谱平滑去噪,通过分析不同放电击穿时间下油样荧光特征峰的变化规律,选取380~388和399~407 nm作为双色信息提取波段,利用最小二乘曲线拟合建立了荧光双色比例变压器绝缘油放电击穿故障诊断模型。研究结果初步证明了荧光双色比例法在变压器绝缘油放电击穿故障诊断上的有效性,为一种体积小、成本低、快速有效在线监测系统的建立提供了一定的理论与实践基础。

关键词：变压器绝缘油荧光光谱双色比例探测故障诊断模型

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地基月球光谱辐照度仪的自动跟踪系统设计

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量子电子学报 2025年第1期42卷 89-99页

作者：李萍李新黄冬张权潘琰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 中国科学技术大学安徽合肥230026

月球用于卫星在轨辐射定标具有稳定性高、反射率光谱变化平缓、背景影响小、不受大气影响等优点。由于月球辐射受月相角、月天动平、日月距离等因素的影响,月球定标需要通过地面长期观测以建立高精度的月球辐射模型。为此,设计了一套地... 详细信息

月球用于卫星在轨辐射定标具有稳定性高、反射率光谱变化平缓、背景影响小、不受大气影响等优点。由于月球辐射受月相角、月天动平、日月距离等因素的影响,月球定标需要通过地面长期观测以建立高精度的月球辐射模型。为此,设计了一套地基月球光谱辐照度仪的自动跟踪系统。该系统利用月球位置算法获得月球的天顶角和方位角以实现初步跟踪,进而利用CCD相机拍摄月球图片进行图像处理以实现精确跟踪。室外跟踪观测实验表明,月球位置计算和图像处理跟踪相结合的跟踪方式具有较高的精确度,平均跟踪精度在0.04°以内,证明该月球跟踪系统具有准确性和可靠性。

关键词：遥感月球定标跟踪系统图像处理跟踪月球跟踪月球光谱辐照度仪月球定标

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基于振镜的准直光源功率稳定控制器

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光学精密工程 2022年第24期30卷 3189-3197页

作者：肖岚袁银麟翁建文孟凡刚康晴李健军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通用光学定标与表征技术重点实验室安徽合肥230031 中国科学技术大学安徽合肥230026

针对特殊准直光源的稳定性控制需求,提出一种基于振镜的激光功率稳定控制方法。将石英片与振镜连接固定,采用入射光角度与透过率的关系作为信号调节原理,当振镜带动石英片旋转时,对石英片透射的光信号大小进行调节。基于菲涅尔定律,开... 详细信息

针对特殊准直光源的稳定性控制需求,提出一种基于振镜的激光功率稳定控制方法。将石英片与振镜连接固定,采用入射光角度与透过率的关系作为信号调节原理,当振镜带动石英片旋转时,对石英片透射的光信号大小进行调节。基于菲涅尔定律,开展平板玻璃旋转角度与透过率参数分析,论证旋转角度范围等参数,为实现光源的功率稳定提供输出参数支持。利用监视反馈探测器进行实时数据监测和反馈。通过PID算法,对监视探测器信号与参考调节功率对应电压的误差进行调制,实现对振镜输出角度的准确调节。采用该功率稳定器对He-Ne 632.8 nm激光器进行了稳功率实验,并采用Trap探测器进行功率输出的实验验证。试验结果表明:经过功率稳定控制后的激光器稳定性:其标准离差率CV为0.016%(1 800 s),其峰峰起伏SV为±0.042%(1 800 s)。峰峰起伏S_(V)降至激光器自由运行时约为1/8.79,标准离差率C_(V)改善1/13.76,稳定性得到了较好的改进。

关键词：激光功率稳定振镜菲涅尔定律反馈控制

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空间振幅调制偏振光谱仪调制模块角度参数优化

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激光与光电子学进展 2023年第19期60卷 126-132页

作者：冀海月李双向光峰韩琳许智龙洪津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 中国科学技术大学安徽合肥230026 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

为使空间振幅调制偏振光谱仪对系统误差具有最小的灵敏度,以测量矩阵条件数作为目标函数,采用遗传算法对仪器调制模块中双复合光楔晶轴方位角和偏振片方位角的优化组合进行仿真分析,并给出了相应的最优角度组合。以偏振度测量精度为评... 详细信息

为使空间振幅调制偏振光谱仪对系统误差具有最小的灵敏度,以测量矩阵条件数作为目标函数,采用遗传算法对仪器调制模块中双复合光楔晶轴方位角和偏振片方位角的优化组合进行仿真分析,并给出了相应的最优角度组合。以偏振度测量精度为评价函数,在给定的器件误差范围内,对多种不同角度组合设置进行仿真实验。仿真结果表明,当仪器角度参数组合的测量矩阵条件数为1.733时,偏振度测量精度优于0.01的概率为98%,比测量矩阵条件数为1.966和3.257的角度参数组合的概率分别提高了23%和64%。该研究为空间振幅调制偏振光谱仪元件参数设计与选取提供了理论依据。

关键词：测量偏振空间调制复合光楔条件数

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适用于无人机搭载的轻小型成像光谱仪光学系统设计

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量子电子学报 2024年第5期41卷 713-728页

作者：李亮亮李新张允祥张权安徽建筑大学机械与电气工程学院安徽合肥230601 中国科学院安徽光学精密机械研究所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

设计了一种适用于无人机搭载的轻小型成像光谱仪(Light and compact imaging spectrometer,LCIS)光学系统。该光学系统的工作波段覆盖400~1000 nm,F数为3.3,视场大小为11°,光谱分辨率优于3 nm。采用Zemax对该光学系统进行仿真和优... 详细信息

设计了一种适用于无人机搭载的轻小型成像光谱仪(Light and compact imaging spectrometer,LCIS)光学系统。该光学系统的工作波段覆盖400~1000 nm,F数为3.3,视场大小为11°,光谱分辨率优于3 nm。采用Zemax对该光学系统进行仿真和优化,优化结果表明,点列图均方根(RMS)半径最大值为4.221μm,小于单个像元尺寸的一半,谱线弯曲最大值为1.30μm,色畸变最大值为1.16μm,分别占像元尺寸的8.69%和7.73%,在33 lp/mm处的调制传递函数(MTF)值优于0.7,各项指标评价结果均表明该光学系统具有较好的成像质量。此外,该光学系统体积为190 mm×160 mm×90 mm,表明该系统不仅光谱分辨率高、成像质量好,还具有体积小、结构紧凑的优点。本研究为轻小型成像光谱仪的研制提供了核心技术支持,为基于无人机搭载成像光谱仪开展遥感器在轨辐射定标工作奠定了基础。

关键词：光学设计成像光谱仪凸面光栅光学系统

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红外通道式野外辐射计的光机设计及性能测试

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红外与激光工程 2022年第12期51卷 62-72页

作者：张允祥李新黄冬张艳娜韦玮潘琰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 中国科学技术大学安徽合肥230026

为满足遥感器在轨辐射定标的需求,研制了用于现场测量的红外通道式野外辐射计(Infrared channel field radiometer,ICFR),阐述了ICFR的整机工作原理、光学系统设计和机械结构设计,开展了ICFR实验室辐射定标和定标不确定度分析,结果表明I... 详细信息

为满足遥感器在轨辐射定标的需求,研制了用于现场测量的红外通道式野外辐射计(Infrared channel field radiometer,ICFR),阐述了ICFR的整机工作原理、光学系统设计和机械结构设计,开展了ICFR实验室辐射定标和定标不确定度分析,结果表明ICFR各通道接收辐亮度与响应DN值具有较高的线性关系,辐射定标不确定度优于0.16K。开展了ICFR抗热冲击性和工作环境温度适应性测试,结果表明ICFR具有较强的抗热冲击能力,能够适用于-20~50℃的工作环境。为检验验证ICFR测量数据的准确性和仪器的可靠性,在国家高分辨率遥感综合定标场开展了ICFR和CE312的外场比对实验,结果表明两台设备测量的地表亮温具有相同的变化趋势,二者对应通道测得的平均亮温偏差小于0.1K,标准偏差小于0.3K,验证了ICFR具有与CE312相近的测量精度和稳定性,在遥感器热红外波段场地定标方面具有重要应用前景。

关键词：辐射定标辐射计亮温光机设计不确定度分析

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光学遥感器复杂环境下在轨辐射定标方法

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光学学报 2022年第6期42卷 224-229页

作者：包诗薇陈洪耀张黎明黄文薪司孝龙张超陈卓中国科学院安徽光学精密机械研究所通用光学定标与表征技术重点实验室安徽合肥230031 中国科学技术大学安徽合肥230026 北京市遥感信息研究所北京100192

基于反射率基法的大面积均匀场替代定标是目前常见的在轨定标方法,国内均匀场数量少,反射率偏低,定标频次与精度都受到限制。灰阶靶标法已经实现了在均匀场环境下的高精度辐射定标,但如何突破大面积均匀场单一环境背景限制实现高频次定... 详细信息

基于反射率基法的大面积均匀场替代定标是目前常见的在轨定标方法,国内均匀场数量少,反射率偏低,定标频次与精度都受到限制。灰阶靶标法已经实现了在均匀场环境下的高精度辐射定标,但如何突破大面积均匀场单一环境背景限制实现高频次定标,依然是当前的难题。在经典辐照度基法的基础上,提出了适用于灰阶靶标的改进辐照度基法,分析讨论了复杂环境下的在轨辐射定标方法,并对某光学卫星开展了实验验证。结果表明,提出的改进辐照度基法与反射率基法的最大差别小于3.5%,可实现复杂背景环境下的在轨辐射定标,为我国光学卫星高频次、高精度在轨辐射定标提供了技术途径。

关键词：遥感辐射定标灰阶靶标辐照度基法

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敦煌辐射校正场对地辐射计现场定标研究及应用

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光子学报 2022年第12期51卷 167-178页

作者：黄冬李新张艳娜韦玮张权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 中国科学院通用光学定标与表征重点实验室合肥230031 中国科学技术大学合肥230026

针对实验室定标周期长、长途运输影响定标精度等问题,开展了通道式辐射计ATR的现场定标方法研究。在SRBC现场定标中引入超光谱辐照度仪自动观测数据来计算天空漫射照度,利用SRBC法计算了定标系数和地表反射率,将其与人工利用ASD型光谱... 详细信息

针对实验室定标周期长、长途运输影响定标精度等问题,开展了通道式辐射计ATR的现场定标方法研究。在SRBC现场定标中引入超光谱辐照度仪自动观测数据来计算天空漫射照度,利用SRBC法计算了定标系数和地表反射率,将其与人工利用ASD型光谱仪测量的地表反射率进行对比,并对地表反射率计算的不确定度进行分析。研究结果表明,SRBC法定标系数计算的ATR反射率与ASD型光谱仪测量的相对偏差优于1.4%,反射率计算不确定度优于2.78%~4.35%,SRBC法在实际应用中具有较高的精度和系统优势。将SRBC定标系数应用于卫星自动化替代定标,近3年的自动化替代定标结果与AQUA/MODIS星上定标系数具有很好的一致性,各通道单次定标相对偏差基本在5%以内,平均百分偏差优于3.58%,能很好监测跟踪卫星载荷的运行情况,验证了SRBC法的有效性和适用性。

关键词：对地辐射计地表反射率辐射计定标自动化替代定标气溶胶光学厚度臭氧

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大气CO2卫星遥感中植物叶绿素荧光影响的校正

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光谱学与光谱分析 2021年第2期41卷 368-371页

作者：叶函函王先华李勤勤王晓迪中国科学院安徽光学精密机械研究所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

大气CO2卫星遥感监测的关键在于高精度,而植物叶绿素荧光存在与大气散射相似的光谱特征,干扰大气散射相关参数的反演结果,从而影响CO2的反演精度。因植物叶绿素荧光强度微弱且影响特征与大气散射高度相关而难以准确校正。鉴于现有大气CO... 详细信息

大气CO2卫星遥感监测的关键在于高精度,而植物叶绿素荧光存在与大气散射相似的光谱特征,干扰大气散射相关参数的反演结果,从而影响CO2的反演精度。因植物叶绿素荧光强度微弱且影响特征与大气散射高度相关而难以准确校正。鉴于现有大气CO2卫星遥感精度不足,以及植物叶绿素荧光对大气CO2反演存在不可忽视的影响程度和复杂性,设计了O2-A、1.6和2.06μm CO2三个光谱带协同的参数化校正方法。首先通过对大气散射采取基于光子路径长度概率密度函数(PPDF)的参数化建模,降低叶绿素荧光与大气散射参数的光谱相关性;其次,针对叶绿素荧光强度弱,难以准确反演的问题,基于轨道碳观测器(OCO-2)的叶绿素荧光产品构建了5km分辨率的全球叶绿素荧光先验信息库,增强CO2与叶绿素荧光同步反演中对叶绿素荧光的先验约束,提高叶绿素荧光的反演精度。通过O2-A、1.6和2.06μm CO2三个光谱带的协同同时反演大气散射、叶绿素荧光和大气CO2,并结合叶绿素荧光丰富的先验信息,能够较准确剥离大气散射和叶绿素荧光而提高大气CO2的反演精度。选择叶绿素荧光强度明显较高的柱总碳观测网络(TCCON)中的Park Falls(45.945°N,90.273°W)站点开展验证,对该站点近4年每年8月份的温室气体观测卫星(GOSAT)数据进行反演,发现植被叶绿素荧光导致GOSAT XCO2反演结果系统偏低2×10^-6(ppm)左右,通过本文的方法进行校正,反演结果的低估程度有明显改善,最大低估由2.58 ppm降低到1.49 ppm,且离散程度也有一定程度的改善,明显控制了CO2反演中叶绿素荧光的影响,对于实现1%(~4 ppm)的CO2反演精度来说,提供了有力支撑。

关键词： CO2 植物叶绿素荧光校正先验信息库 PPDF

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