【摘要】：為了研究地球上能量循環(huán)與輻射收支對全球氣候的變遷,天氣與環(huán)境變化的影響,需要對太陽輻照度進行精確測量與長期監(jiān)測。為此長春光機所于60年代開始研制平面型輻射計,到90年代研制出了腔型太陽輻照絕對輻射計(solar irradiance absolute radiometer,SIAR)。接著又開發(fā)出了由多臺SIARs組成的太陽常數(shù)監(jiān)測儀,在“神州三號”飛船軌道艙上測得了太陽輻照度數(shù)據(jù)。此外開發(fā)的“風(fēng)云三號”氣象衛(wèi)星太陽輻照度監(jiān)測儀也是由SIAR組成的,其成功搭載風(fēng)云三號A、B、C星,實現(xiàn)了對地面和空間太陽總輻照度的測量,并且對太陽輻照度的變化進行長期監(jiān)測。SIAR在其主腔開口前端,放置了一個精密加工且需要測準面積的主光闌。其大小限制了入射光的幾何區(qū)域,決定了用于計算輻射照度時的入射面積以及輻射亮度立體角。主光闌面積測量不準確性帶來的不確定度分量是太陽絕對輻射計測量輻照度不確定度的重要組成部分,因此高精度測量主光闌面積有著至關(guān)重要的意義。實驗室之前采用萬能工具顯微鏡測量主光闌面積,該儀器所定義主光闌面積的方法采用的是幾何法(直徑與圓的面積關(guān)系),且測量精度較低。有效面積法的提出,解決了使用光學(xué)方法測量主光闌面積的測量需求。該方法測量主光闌面積的測量過程與主光闌面積真實使用過程相一致(光闌面積大小對光束的限制效應(yīng)),同時提高了主光闌面積測量精度,間接提高了太陽輻照絕對輻射計測量太陽輻照度的測量精度。首先,研究了有效面積法的測量原理,給出了具體測量思路�；跍y量原理及理論公式,推導(dǎo)出有效面積法測量主光闌面積公式。從有效面積法的測量裝置著手分析,對有效面積法的總體測量方案進行設(shè)計。給出了測量裝置的幾個重要部分,主要包括光源系統(tǒng)、測量系統(tǒng)、監(jiān)視系統(tǒng)及控制系統(tǒng)。對光源系統(tǒng)中的測量高斯光束進行詳細研究,主要包括高斯光束半徑的選擇及輸出功率穩(wěn)定性的研究;同時對測量系統(tǒng)中精密電控平移臺的移動步距進行詳細研究,主要包括步距的大小及偏差等問題;對測量系統(tǒng)及監(jiān)視系統(tǒng)中的積分球探測器進行設(shè)計,主要包括積分球半徑大小及其開口面積、積分球與探測器的安裝位置關(guān)系等做了詳細的設(shè)計。其次,通過總體測量方案設(shè)計,搭建有效面積法的測量裝置,設(shè)計有效面積法的測量過程,并給出了太陽絕對輻射計主光闌面積測量結(jié)果及不確定度分析預(yù)算。具體的對測量裝置中有關(guān)光源系統(tǒng)、測量系統(tǒng)及監(jiān)視系統(tǒng)等各部分所用的實驗儀器設(shè)備進行詳細介紹,主要包括儀器的型號、儀器的特性等方面。同時給出了使用有效面積法測量裝置測量兩個不同主光闌面積的測量結(jié)果,測量結(jié)果平均值由測量重復(fù)性帶來的不確定度分量達到5-107?,滿足了太陽絕對輻射計主光闌面積測量精度要求。最后,基于對有效面積法測量裝置中,被測主光闌背部充當(dāng)部分積分球探測器內(nèi)壁,對主光闌面積測量結(jié)果將產(chǎn)生影響的問題進行研究,主要包括修正模型的設(shè)計及修正方法的研究。具體的做法是通過在光學(xué)軟件TracePro中建立測量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型,在測量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型的基礎(chǔ)上設(shè)計修正模型,并給出了修正系數(shù)。使用修正系數(shù)對主光闌面積測量數(shù)據(jù)進行修正,最后給出了修正后的主光闌面積測量值。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院研究生院(長春光學(xué)精密機械與物理研究所)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：P412.27

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本文編號：2430379