針對(duì)GF-5全譜段光譜成像儀熱紅外譜段存在響應(yīng)異常、輻射定標(biāo)精度難以保障的問(wèn)題,開(kāi)展了地面輻射定標(biāo)補(bǔ)充試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)熱紅外譜段響應(yīng)對(duì)儀器內(nèi)部溫度、焦面溫度變化敏感是導(dǎo)致異�，F(xiàn)象的主要原因。進(jìn)一步對(duì)相機(jī)輸出信號(hào)值隨儀器內(nèi)部溫度、焦面溫度變化規(guī)律進(jìn)行了分析總結(jié),提出了基于儀器溫度、焦面溫度修正的絕對(duì)輻射定標(biāo)算法,成功應(yīng)用于全譜段光譜成像儀熱紅外譜段的實(shí)驗(yàn)室絕對(duì)輻射定標(biāo),結(jié)果表明定標(biāo)不確定性為1.36%。 

【文章來(lái)源】：紅外技術(shù). 2020,42(06)北大核心CSCD

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定標(biāo)光路圖Fig.1Theopticalpathofabsoluteradiationcalibration548

?GF-5全譜段光譜成像儀熱紅外譜段輻射定標(biāo)June20205492數(shù)據(jù)處理2.1儀器內(nèi)部變溫修正系數(shù)全譜段相機(jī)紅外譜段采用出瞳與冷光闌匹配設(shè)計(jì)，能夠較好地抑制儀器內(nèi)部非成像光路的熱輻射。通過(guò)Tracepro內(nèi)輻射雜光分析知，主鏡、次鏡和分色片為儀器內(nèi)部主要的熱輻射源。儀器內(nèi)部溫度TINT可由兩種方法獲得，一種是從儀器艙內(nèi)的溫度傳感器直接獲得，一種是通過(guò)主鏡、次鏡、分色片的溫度測(cè)量值擬合求得。在軌運(yùn)行時(shí)兩種方法互為補(bǔ)充，避免溫度突變帶來(lái)的影響，其中擬合法通過(guò)地面試驗(yàn)獲取擬合系數(shù)。圖2給出了地面試驗(yàn)相機(jī)工作時(shí)不同儀器內(nèi)部溫度與3個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)溫度的關(guān)系。圖2儀器內(nèi)部溫度與各基準(zhǔn)點(diǎn)溫度關(guān)系Fig.2Therelationshipbetweentheinstrumentcavitytemperatureandthereferencepoints’由圖2可知，隨著儀器內(nèi)部溫度升高，3個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)的溫度也升高，可采用加權(quán)線性擬合的方法得出儀器內(nèi)部溫度TINT與主鏡、次鏡與分色片溫度的關(guān)系：TINT＝Q1T1＋Q2T2＋Q3T3＋Q0(5)式中：T1為分色片溫度；T2為主鏡溫度；T3為次鏡溫度；Q0、Q1、Q2和Q3為溫度擬合系數(shù)，如表1所示。表1儀器內(nèi)部溫度擬合系數(shù)Table1FittingcoefficientsofinstrumentcavitytemperatureItemsFittingcoefficientSeparationfilterQ10.34PrimarymirrorQ20.29SecondarymirrorQ30.38Q00.028將實(shí)際儀器內(nèi)部溫度TINT與參考溫度（291K）之差和對(duì)應(yīng)相機(jī)輸出DN值差進(jìn)行最小二乘法擬合，得到儀器內(nèi)部溫度變化對(duì)各個(gè)像元輸出DN值的影響關(guān)系，即得到儀器內(nèi)部變溫修正系數(shù)。表2給出了

第42卷第6期紅外技術(shù)Vol.42No.62020年6月InfraredTechnologyJune20205502.3定標(biāo)結(jié)果通過(guò)儀器內(nèi)部溫度修正系數(shù)，焦面溫度修正系數(shù)如圖4所示，對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行修正得B11、B12譜段在Z4、Z5成像指令下的定標(biāo)曲線圖5、圖6所示，可見(jiàn)定標(biāo)方程R2均大于0.98，說(shuō)明修正效果較好。2.4定標(biāo)精度分析根據(jù)誤差傳遞理論，忽略影響很小的高階項(xiàng)，則合成定標(biāo)不確定性表示為：22222bb-Tbb-eINTFPADN=(6)式中：bb-T為黑體溫度不確定度；bb-e為黑體發(fā)射率的不確定度；INT為儀器內(nèi)部溫度修正不確定度；FPA為焦面溫度修正不確定度；DN為相機(jī)輸出DN的不確定度。定標(biāo)黑體通過(guò)計(jì)量院標(biāo)定，溫度不確定度為0.5K，發(fā)射率為＝0.99±0.005，溫度不確定度帶來(lái)的入瞳等效亮度的不確定度為bb-T＝[Le(300.5K)－Le(300K)]/Le(300K)＝0.68%，發(fā)射率不確定度帶來(lái)的入瞳等效輻射亮度的不確定為bb-e＝0.005/0.99＝0.51%；儀器內(nèi)部溫度修正不確定度主要受儀器內(nèi)部測(cè)溫精度的影響，儀器內(nèi)溫度測(cè)量精度為30mK，乘以儀器內(nèi)部溫度修正系數(shù)可獲得DN值修正誤差約為1個(gè)DN值，與采集的300K黑體圖像減低后DN值均值作比獲得儀器內(nèi)部溫度修正不確定度INT＝0.2%；焦面溫度修正不確定度主要受焦面測(cè)溫精度的影響，焦面(a)B11-Z4(b)B12-Z4(c)B11-Z5(d)B12-Z5圖4焦面溫度修正系數(shù)Fig.4Temperaturecorrectioncoefficientoffocalplane圖5B11譜段定標(biāo)結(jié)果圖6B12譜段定標(biāo)結(jié)果Fig.5Calibrationresults

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]全譜段光譜成像儀系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)[J]. 趙艷華,戴立群,白紹竣,劉劍鋒,彭宏剛,王浩.  航天返回與遙感. 2018(03)
[2]HgCdTe紅外探測(cè)器性能分析[J]. 曾戈虹.  紅外技術(shù). 2012(01)



本文編號(hào)：3230273