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低辐射率物体红外测温的研究进展
1
作者
黄善杰
赵劲松
+3 位作者
王岭雪
宋腾飞
许方宇
蔡毅
《红外与毫米波学报》
北大核心
2025年第2期241-257,共17页
金属、光学镜面、硅晶圆等光滑物体一般具有极低的辐射率和较高的反射率,被称为低辐射率物体。微弱的低辐射率物体自身辐射会被其表面反射的环境辐射淹没。低辐射率物体的红外测温一直是红外测温领域的一个难题。随着金属冶炼、太阳望...
金属、光学镜面、硅晶圆等光滑物体一般具有极低的辐射率和较高的反射率,被称为低辐射率物体。微弱的低辐射率物体自身辐射会被其表面反射的环境辐射淹没。低辐射率物体的红外测温一直是红外测温领域的一个难题。随着金属冶炼、太阳望远镜热控、半导体生产等领域对低辐射率物体非接触测温需求的不断增长,人们提出了大量用于低辐射率物体的红外测温方法。文章首先阐述了低辐射率物体红外测温的难点,并将目前用于低辐射率物体的测温方法归纳为五类。然后,综述了每种测温方法的基本原理和技术路线,并详细分析了每种测温方法的优缺点。最后对低辐射率物体测温可能的发展方向进行了展望。
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关键词
红外测温
低辐射率物体
信噪比
辐射率
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职称材料
反射器红外装置对低反射率物体的测温性能
2
作者
黄善杰
赵劲松
+3 位作者
王岭雪
许方宇
宋腾飞
蔡毅
《红外技术》
北大核心
2025年第2期131-140,共10页
测温准确度较低是制约红外测温在精准测温领域应用的重要因素。目前红外测温的主要测量对象是低反射率物体,简称为低反体。针对传统红外装置在低反体精准测温方面的不足,采用反射器替换传统红外装置的镜头制成反射器红外装置,以提高其...
测温准确度较低是制约红外测温在精准测温领域应用的重要因素。目前红外测温的主要测量对象是低反射率物体,简称为低反体。针对传统红外装置在低反体精准测温方面的不足,采用反射器替换传统红外装置的镜头制成反射器红外装置,以提高其对低反体的测温性能。计算和测试结果显示,F数为1的红外镜头被替换为反射器后,红外装置对低反体的辐射收集能力和测温准确度提高约4倍。此外,低反体充满视场后,反射器红外装置的温度测量结果与测量距离无关。反射器红外装置有望用于科研和工业领域的高精度红外测温。
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关键词
红外测温
测温准确度
发射率
信噪比
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职称材料
红外整层大气透过率测量方法研究
被引量：
8
3
作者
赵志军
许方宇
+1 位作者
魏超群
杨昆
《红外技术》
CSCD
北大核心
2018年第7期718-722,共5页
提出了基于大气辐射传输方程的红外大气透过率测量方法,使用中波红外辐射亮度测量装置在青海德令哈和北京怀柔对红外大气透过率进行了实测验证;并与模型计算结果进行了对比。只需在短时间内精确测量不同天顶角处的大气辐射亮度,采用大...
提出了基于大气辐射传输方程的红外大气透过率测量方法,使用中波红外辐射亮度测量装置在青海德令哈和北京怀柔对红外大气透过率进行了实测验证;并与模型计算结果进行了对比。只需在短时间内精确测量不同天顶角处的大气辐射亮度,采用大气辐射传输方程对测量数据进行拟合,即可得到测试波段整层大气透过率。实测结果:德令哈大气透过率0.730,相对不确定度2.4%;怀柔大气透过率0.625,相对不确定度0.8%。此测量方法不需使用大口径望远镜,简便易行;更重要的是测量不基于大气外的标准星,透过率测量精度不受标准星亮度精度的影响。
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关键词
中波红外
整层大气透过率
辐射测量
天顶角扫描
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职称材料
3～5μm红外天空亮度测量的多元定标模型
被引量：
3
4
作者
赵志军
许方宇
+3 位作者
高玲
郭杰
徐世春
刘忠
《红外与激光工程》
EI
CSCD
北大核心
2017年第10期261-268,共8页
传统一元定标法测量红外天空亮度,面临诸多困难,如测量易受环境温度变化影响、仪器动态范围不足等。提出增加积分时间为自变量的二元定标模型,解决了仪器动态范围不足的问题;然后通过改变环境温度的系列实验,掌握了二元定标模型中仪器...
传统一元定标法测量红外天空亮度,面临诸多困难,如测量易受环境温度变化影响、仪器动态范围不足等。提出增加积分时间为自变量的二元定标模型,解决了仪器动态范围不足的问题;然后通过改变环境温度的系列实验,掌握了二元定标模型中仪器辐射随环境温度变化的规律;基于此,提出再增加环境温度为自变量的三元定标模型。实验数据表明,三元模型与实测数据拟合程度很高,相关系数为1.000,模型参数a、b、d,95%置信度的相对不确定度均小于0.82%,当环境保持某一温度不变时,三元模型退化为二元模型,各模型参数稳定,其相对偏差小于0.6%。最后,通过红外天空亮度实测,验证并比较了三元和二元定标模型;结果表明,三元模型定标测量法使用条件宽泛,既扩大了仪器动态范围,又不受环境温度变化影响;更重要的是,不再需要现场定标,提高了测量精度和测试效率。
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关键词
红外
天空亮度
最小二乘
多元定标
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职称材料
国内典型天文台站大气红外背景辐射实测分析
5
作者
张芳
陈双远
+3 位作者
齐琳琳
韩成鸣
曾丽
许方宇
《红外与激光工程》
EI
CSCD
北大核心
2019年第12期75-83,共9页
大气背景辐射强弱决定了红外望远镜系统极限灵敏度,直接影响系统设计,背景辐射也是反映天文台站观测性能优劣与否的一项重要指标。实测了国内的阿里天文台、德令哈观测站、怀柔观测站等几个典型天文台站大气红外背景辐射,尤其是获得了...
大气背景辐射强弱决定了红外望远镜系统极限灵敏度,直接影响系统设计,背景辐射也是反映天文台站观测性能优劣与否的一项重要指标。实测了国内的阿里天文台、德令哈观测站、怀柔观测站等几个典型天文台站大气红外背景辐射,尤其是获得了阿里天文台大气红外背景辐射的一手资料。实测结果表明:阿里天文台大气红外背景辐射的强弱以及辐亮度均值的昼夜变化在几个台站中均最小,其最大辐亮度均值为1.30×10^-6W·cm^-2·sr^-1,辐亮度均值的最大昼夜变化仅为18%,其红外背景辐射限最优;其次是德令哈观测站。将扫天实测辐亮度与MODTRAN模拟辐亮度进行对比,发现对于国内如阿里等青藏高原高海拔地区无论是标准大气模式还是实际大气模式其模拟结果与实测间皆存在较大差异。
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关键词
大气光学
大气辐射
辐射测量
辐射定标
天顶角
阿里天文台
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职称材料
天文应用之红外器件性能与测试评估方法分析
被引量：
2
6
作者
蔡云芳
李银柱
+2 位作者
许方宇
徐稚
郭杰
《红外技术》
CSCD
北大核心
2014年第11期868-872,共5页
简要介绍红外技术在天文观测中的意义、天文观测对红外探测器件以及红外光学系统的独特要求。重点归纳和总结了天文观测中所关注的主要性能指标,并且给出部分指标的测试方法,为红外技术运用于天文观测建立基础。
关键词
红外天文观测
天文红外探测器
焦平面阵列
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职称材料
用于天文观测的InGaAs近红外探测器性能测试方法
被引量：
1
7
作者
孙佰成
郭杰
+5 位作者
许方宇
范明国
龚晓霞
项永生
凌云
张雨辰
《红外与毫米波学报》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第6期1002-1008,共7页
基于天文红外探测器评价体系,利用改进的“光子转移曲线”测试方法,分别测试了液氮制冷和热电制冷的两款InGaAs近红外探测器的性能。NIRvana-LN光电子与输出数字量的转换因子为0.16ADU/e-,读出噪声实测值是83 e-,远高于标称值15 e-;NIRv...
基于天文红外探测器评价体系,利用改进的“光子转移曲线”测试方法,分别测试了液氮制冷和热电制冷的两款InGaAs近红外探测器的性能。NIRvana-LN光电子与输出数字量的转换因子为0.16ADU/e-,读出噪声实测值是83 e-,远高于标称值15 e-;NIRvana的高、低转换因子分别为1.25ADU/e-和0.097ADU/e-,读出噪声分别为105 e-和380 e-;NIRvana在高转换因子档下暗电流实测值是415 e-/s,大约是标称值的2倍。理论估算云南天文台两米环形望远镜在1.565μm太阳磁场测量时的信号电子数约8800 e-,在实测暗电流4.06 e-/s,像元曝光时间20 ms,读出噪声83.59 e-条件下,NIRvana-LN探测器信噪比为70。
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关键词
红外天文
InGaAs红外探测器
转换因子
读出噪声
暗电流
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职称材料
1m红外太阳望远镜镜面位置误差致光轴偏移分析
被引量：
3
8
作者
董雪岩
许方宇
+1 位作者
陈骥
罗永芳
《红外技术》
CSCD
北大核心
2016年第10期870-876,共7页
定量分析了云南天文台1 m新真空红外太阳望远镜(简称NVST),副镜失调误差对主光轴偏移的影响。以格里高利双反射系统为例,在综合像质达到衍射极限的前提下,分析了副镜的离心和倾斜误差分别对光轴带来的影响,然后分析了两种因素综合作用下...
定量分析了云南天文台1 m新真空红外太阳望远镜(简称NVST),副镜失调误差对主光轴偏移的影响。以格里高利双反射系统为例,在综合像质达到衍射极限的前提下,分析了副镜的离心和倾斜误差分别对光轴带来的影响,然后分析了两种因素综合作用下,NVST光轴的可能的偏移量。模拟结果表明当副镜离心和倾斜单独存在且分别小于0.121 mm和0.01?时,像质可达衍射限。当副镜离心与倾斜同时存在且耦合,离心4.5 mm倾斜0.392?时,像质仍可达到衍射限,光轴已偏移0.392?,远大于望远镜设计视场0.083?。因此光轴稳定性是大型望远镜装调的一项必检指标。
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关键词
红外望远镜
光学装调
光轴偏移
像质
弯沉
灵敏度矩阵
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职称材料
基于辐射传输的M′波段大气透过率实测和误差分析
9
作者
陈双远
王飞翔
+6 位作者
许方宇
郭杰
肖建国
贾钰超
徐稚
赵志军
王远方舟
《红外与激光工程》
EI
CSCD
北大核心
2019年第12期47-52,共6页
采用自制的M′波段(4.605~4.755μm)红外辐射测量系统对阿里观测站、德令哈观测基地和怀柔观测基地的大气辐射进行实地测量,并对结果进行拟合和误差分析。首先,基于黑体定标结果和辐射传输方程,得到输出有效读数与平均大气透过率和天顶...
采用自制的M′波段(4.605~4.755μm)红外辐射测量系统对阿里观测站、德令哈观测基地和怀柔观测基地的大气辐射进行实地测量,并对结果进行拟合和误差分析。首先,基于黑体定标结果和辐射传输方程,得到输出有效读数与平均大气透过率和天顶角的关系公式;在三个站点对不同天顶角下的大气红外辐射进行扫描测量,利用上述公式,拟合出M′波段平均大气透过率。结果表明,三地透过率的加权平均值分别为0.805、0.758、0.650,透过率随时间的起伏分别为0.081、0.250、0.073,高海拔的阿里观测站透过率最高。用MODTRAN软件模拟的平均透过率分别为0.851、0.805、0.615,与实测结果接近;误差分析表明:有效读数越大,传递误差越小,此方法的理论误差优于10%。文中提供了一种不依赖气象数据,实时获得大气透过率的方法。
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关键词
大气透过率
大气辐射测量
红外系统
误差分析
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职称材料
题名
低辐射率物体红外测温的研究进展
1
作者
黄善杰
赵劲松
王岭雪
宋腾飞
许方宇
蔡毅
机构
北京理工大学光电学院
中国科学院云南天文台
昆明物理研究所
出处
《红外与毫米波学报》
北大核心
2025年第2期241-257,共17页
基金
国家自然科学基金(U2241226,U1931124)
云南省基础研究计划项目(202401AT070140)。
文摘
金属、光学镜面、硅晶圆等光滑物体一般具有极低的辐射率和较高的反射率,被称为低辐射率物体。微弱的低辐射率物体自身辐射会被其表面反射的环境辐射淹没。低辐射率物体的红外测温一直是红外测温领域的一个难题。随着金属冶炼、太阳望远镜热控、半导体生产等领域对低辐射率物体非接触测温需求的不断增长,人们提出了大量用于低辐射率物体的红外测温方法。文章首先阐述了低辐射率物体红外测温的难点,并将目前用于低辐射率物体的测温方法归纳为五类。然后,综述了每种测温方法的基本原理和技术路线,并详细分析了每种测温方法的优缺点。最后对低辐射率物体测温可能的发展方向进行了展望。
关键词
红外测温
低辐射率物体
信噪比
辐射率
Keywords
infrared temperature measurement
low emissivity objects
signal-to-noise ratio
emissivity
分类号
Q434.3 [生物学—生理学]
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职称材料
题名
反射器红外装置对低反射率物体的测温性能
2
作者
黄善杰
赵劲松
王岭雪
许方宇
宋腾飞
蔡毅
机构
北京理工大学光电学院
中国科学院云南天文台
昆明物理研究所
出处
《红外技术》
北大核心
2025年第2期131-140,共10页
基金
国家自然科学基金(U1931124,11673064)
云南省自然科学基金(202401AT070140)。
文摘
测温准确度较低是制约红外测温在精准测温领域应用的重要因素。目前红外测温的主要测量对象是低反射率物体,简称为低反体。针对传统红外装置在低反体精准测温方面的不足,采用反射器替换传统红外装置的镜头制成反射器红外装置,以提高其对低反体的测温性能。计算和测试结果显示,F数为1的红外镜头被替换为反射器后,红外装置对低反体的辐射收集能力和测温准确度提高约4倍。此外,低反体充满视场后,反射器红外装置的温度测量结果与测量距离无关。反射器红外装置有望用于科研和工业领域的高精度红外测温。
关键词
红外测温
测温准确度
发射率
信噪比
Keywords
infrared temperature measurement
temperature measurement accuracy
emissivity
signal-to-noise ratio
分类号
TN219 [电子电信—物理电子学]
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职称材料
题名
红外整层大气透过率测量方法研究
被引量：
8
3
作者
赵志军
许方宇
魏超群
杨昆
机构
中国科学院云南天文台
中国科学院大学
中国科学院天文大科学研究中心
昆明物理研究所
出处
《红外技术》
CSCD
北大核心
2018年第7期718-722,共5页
基金
国家自然科学基金联合基金项目(U1231117
U1431122)
+1 种基金
物质科学前沿与交叉研究Ⅱ(红外太阳物理)
江苏省自然科学基金(BK20170566)
文摘
提出了基于大气辐射传输方程的红外大气透过率测量方法,使用中波红外辐射亮度测量装置在青海德令哈和北京怀柔对红外大气透过率进行了实测验证;并与模型计算结果进行了对比。只需在短时间内精确测量不同天顶角处的大气辐射亮度,采用大气辐射传输方程对测量数据进行拟合,即可得到测试波段整层大气透过率。实测结果:德令哈大气透过率0.730,相对不确定度2.4%;怀柔大气透过率0.625,相对不确定度0.8%。此测量方法不需使用大口径望远镜,简便易行;更重要的是测量不基于大气外的标准星,透过率测量精度不受标准星亮度精度的影响。
关键词
中波红外
整层大气透过率
辐射测量
天顶角扫描
Keywords
medium wave infrared
total atmospheric transmittance
radiometric measurement
zenith angle scanning
分类号
TN215 [电子电信—物理电子学]
P422.3 [天文地球—大气科学及气象学]
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职称材料
题名
3～5μm红外天空亮度测量的多元定标模型
被引量：
3
4
作者
赵志军
许方宇
高玲
郭杰
徐世春
刘忠
机构
中国科学院云南天文台
中国科学院大学
中国科学院天文大科学研究中心
昆明物理研究所
云南师范大学
出处
《红外与激光工程》
EI
CSCD
北大核心
2017年第10期261-268,共8页
基金
国家自然科学基金联合基金(U1231117
U1431122)
+1 种基金
江苏省自然科学基金(BK20170566)
物质科学前沿与交叉研究Ⅱ(红太阳物理)
文摘
传统一元定标法测量红外天空亮度,面临诸多困难,如测量易受环境温度变化影响、仪器动态范围不足等。提出增加积分时间为自变量的二元定标模型,解决了仪器动态范围不足的问题;然后通过改变环境温度的系列实验,掌握了二元定标模型中仪器辐射随环境温度变化的规律;基于此,提出再增加环境温度为自变量的三元定标模型。实验数据表明,三元模型与实测数据拟合程度很高,相关系数为1.000,模型参数a、b、d,95%置信度的相对不确定度均小于0.82%,当环境保持某一温度不变时,三元模型退化为二元模型,各模型参数稳定,其相对偏差小于0.6%。最后,通过红外天空亮度实测,验证并比较了三元和二元定标模型;结果表明,三元模型定标测量法使用条件宽泛,既扩大了仪器动态范围,又不受环境温度变化影响;更重要的是,不再需要现场定标,提高了测量精度和测试效率。
关键词
红外
天空亮度
最小二乘
多元定标
Keywords
infrared
sky brightness
least squares
multivariate calibration
分类号
P111 [天文地球—天文学]
TN21 [电子电信—物理电子学]
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职称材料
题名
国内典型天文台站大气红外背景辐射实测分析
5
作者
张芳
陈双远
齐琳琳
韩成鸣
曾丽
许方宇
机构
中国人民解放军
中国科学院国家天文台FAST运行和发展中心
中国科学院云南天文台天文光电实验室
中国人民解放军
出处
《红外与激光工程》
EI
CSCD
北大核心
2019年第12期75-83,共9页
文摘
大气背景辐射强弱决定了红外望远镜系统极限灵敏度,直接影响系统设计,背景辐射也是反映天文台站观测性能优劣与否的一项重要指标。实测了国内的阿里天文台、德令哈观测站、怀柔观测站等几个典型天文台站大气红外背景辐射,尤其是获得了阿里天文台大气红外背景辐射的一手资料。实测结果表明:阿里天文台大气红外背景辐射的强弱以及辐亮度均值的昼夜变化在几个台站中均最小,其最大辐亮度均值为1.30×10^-6W·cm^-2·sr^-1,辐亮度均值的最大昼夜变化仅为18%,其红外背景辐射限最优;其次是德令哈观测站。将扫天实测辐亮度与MODTRAN模拟辐亮度进行对比,发现对于国内如阿里等青藏高原高海拔地区无论是标准大气模式还是实际大气模式其模拟结果与实测间皆存在较大差异。
关键词
大气光学
大气辐射
辐射测量
辐射定标
天顶角
阿里天文台
Keywords
atmospheric optics
atmospheric radiance
radiation measurement
radiation calibration
zenith
Ali astronomical observatories
分类号
P415.34 [天文地球—大气科学及气象学]
TN215 [电子电信—物理电子学]
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职称材料
题名
天文应用之红外器件性能与测试评估方法分析
被引量：
2
6
作者
蔡云芳
李银柱
许方宇
徐稚
郭杰
机构
中国科学院云南天文台
云南师范大学
出处
《红外技术》
CSCD
北大核心
2014年第11期868-872,共5页
基金
物质科学前沿与交叉研究Ⅱ"红外太阳物理"资助
文摘
简要介绍红外技术在天文观测中的意义、天文观测对红外探测器件以及红外光学系统的独特要求。重点归纳和总结了天文观测中所关注的主要性能指标,并且给出部分指标的测试方法,为红外技术运用于天文观测建立基础。
关键词
红外天文观测
天文红外探测器
焦平面阵列
Keywords
infrared observation, infrared focal plane detector, focal plane array
分类号
TN215 [电子电信—物理电子学]
P111 [天文地球—天文学]
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职称材料
题名
用于天文观测的InGaAs近红外探测器性能测试方法
被引量：
1
7
作者
孙佰成
郭杰
许方宇
范明国
龚晓霞
项永生
凌云
张雨辰
机构
云南师范大学云南省光电信息技术重点实验室
中国科学院云南天文台
昆明物理研究所
出处
《红外与毫米波学报》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第6期1002-1008,共7页
基金
国家自然基金委员会与天文联合基金培育项目(U1931124)。
文摘
基于天文红外探测器评价体系,利用改进的“光子转移曲线”测试方法,分别测试了液氮制冷和热电制冷的两款InGaAs近红外探测器的性能。NIRvana-LN光电子与输出数字量的转换因子为0.16ADU/e-,读出噪声实测值是83 e-,远高于标称值15 e-;NIRvana的高、低转换因子分别为1.25ADU/e-和0.097ADU/e-,读出噪声分别为105 e-和380 e-;NIRvana在高转换因子档下暗电流实测值是415 e-/s,大约是标称值的2倍。理论估算云南天文台两米环形望远镜在1.565μm太阳磁场测量时的信号电子数约8800 e-,在实测暗电流4.06 e-/s,像元曝光时间20 ms,读出噪声83.59 e-条件下,NIRvana-LN探测器信噪比为70。
关键词
红外天文
InGaAs红外探测器
转换因子
读出噪声
暗电流
Keywords
infrared astronomy
InGaAs infrared detector
conversion factor
readout noise
dark current
分类号
O434.3 [机械工程—光学工程]
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职称材料
题名
1m红外太阳望远镜镜面位置误差致光轴偏移分析
被引量：
3
8
作者
董雪岩
许方宇
陈骥
罗永芳
机构
云南天文台天文技术实验室
中国科学院大学
云南北方驰宏光电有限公司
出处
《红外技术》
CSCD
北大核心
2016年第10期870-876,共7页
基金
国家自然科学基金项目(U1231117U1431122)
文摘
定量分析了云南天文台1 m新真空红外太阳望远镜(简称NVST),副镜失调误差对主光轴偏移的影响。以格里高利双反射系统为例,在综合像质达到衍射极限的前提下,分析了副镜的离心和倾斜误差分别对光轴带来的影响,然后分析了两种因素综合作用下,NVST光轴的可能的偏移量。模拟结果表明当副镜离心和倾斜单独存在且分别小于0.121 mm和0.01?时,像质可达衍射限。当副镜离心与倾斜同时存在且耦合,离心4.5 mm倾斜0.392?时,像质仍可达到衍射限,光轴已偏移0.392?,远大于望远镜设计视场0.083?。因此光轴稳定性是大型望远镜装调的一项必检指标。
关键词
红外望远镜
光学装调
光轴偏移
像质
弯沉
灵敏度矩阵
Keywords
infrared telescope
optical system assembly and alignment
optic axis deviation
image quality
deflection
sensitivity matrix
分类号
P111.21 [天文地球—天文学]
在线阅读
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职称材料
题名
基于辐射传输的M′波段大气透过率实测和误差分析
9
作者
陈双远
王飞翔
许方宇
郭杰
肖建国
贾钰超
徐稚
赵志军
王远方舟
机构
中国科学院云南天文台天文光电实验室
中国科学院国家天文台FAST运行和发展中心
云南师范大学云南省光电信息技术重点实验室
云南北方驰宏光电有限公司
河南师范大学物理学院
出处
《红外与激光工程》
EI
CSCD
北大核心
2019年第12期47-52,共6页
基金
国家自然科学基金(11873091,11803089)
云南省应用基础研究计划青年项目(2017FD069)
文摘
采用自制的M′波段(4.605~4.755μm)红外辐射测量系统对阿里观测站、德令哈观测基地和怀柔观测基地的大气辐射进行实地测量,并对结果进行拟合和误差分析。首先,基于黑体定标结果和辐射传输方程,得到输出有效读数与平均大气透过率和天顶角的关系公式;在三个站点对不同天顶角下的大气红外辐射进行扫描测量,利用上述公式,拟合出M′波段平均大气透过率。结果表明,三地透过率的加权平均值分别为0.805、0.758、0.650,透过率随时间的起伏分别为0.081、0.250、0.073,高海拔的阿里观测站透过率最高。用MODTRAN软件模拟的平均透过率分别为0.851、0.805、0.615,与实测结果接近;误差分析表明:有效读数越大,传递误差越小,此方法的理论误差优于10%。文中提供了一种不依赖气象数据,实时获得大气透过率的方法。
关键词
大气透过率
大气辐射测量
红外系统
误差分析
Keywords
atmospheric transmissivity
atmospheric radiance measurement
infrared systems
error analysis
分类号
P414.5 [天文地球—大气科学及气象学]
TH751 [机械工程—精密仪器及机械]
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