分光谱辐射表光学系统设计和定标方法研究

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1、学号：S130200190硕士学位论文分光谱辐射表光学系统设计和定标方法研究研究生姓名：杨礼艳学科、专业：仪器科学与技术二○一五年十二月分类号：TB133密级：可公开UDC：_______编号：_______分光谱辐射表光学系统设计和标定方法研究Opticalsystemdesignandcalibrationmethodresearchofspectroradiometer学位授予单位及代码：长春理工大学(10186)学科专业名称及代码：仪器科学与技术（0804）研究方向：现代测试计量技术与质量控制申请学位级别:硕士指导教师：张国玉研究生：杨礼艳论文起止时间：2014.9-2015.1

2、1长春理工大学硕ｉ学位论文原创社声明方’本人郑重声明：所呈交的硕±学位论文《，分光谱福射表光学系统设计和定标法研究》是本人在指导教师的指导下。，独立进行研究工作所取得的成果除文中己经注明引用的内容外。，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中Ｗ明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。〇１＾年＞作者签名么／月Ｕ日长春理工大学学位论文版权使用授权书学位论文作者及指＂导教师完全了解长春理工大学硕±、博±学位论文版权使用＂规定，同意长春理工大学保留并向中国科学信息研究所、中国优秀博

3、硕±学位论文全文数据库和ＣＮＫＩ系列数据库及其它国家有关部口或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权长春理工大学可臥将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。衣＞作者签名／；年月５＾円导师签名：年／讀皆日摘要分光谱辐射表是应用于气象观测领域的太阳辐射测量仪器。随着光谱测量的发展，分光谱辐射表从辐照-时间二维积分观测向辐照-波长-时间三维太阳光谱精细化观测方向发展。论文针对太阳光380nm-1000nm可见和近红外波段的分光谱辐射表，开展光学系统和定标方法研究。在分析分光谱

4、辐射表国内外发展现状的基础上，阐述了分光谱辐射表的工作原理，提出了分光谱辐射表的总体设计方案。优化设计了分光谱辐射表入射耦合系统和分光系统，依据太阳辐射和光纤光学理论，设计了入射耦合系统中收光筒和导光锥；研究了分光结构，运用ZEMAX软件，对基于平面光栅的交叉C-T结构和基于平场全息凹面光栅的单光栅结构进行了优化设计，比对试验结果表明，所选用的单光栅结构光谱几何像和能量响应优于交叉C-T结构。深入研究了分光谱辐射表的光谱定标和辐射定标方法，并搭建了定标系统，通过实验得出分光谱辐射表的波长定标方程、光谱分辨率和辐射定标精度，结果表明，光谱分辨率＜5nm，辐射定标精度±4.6%。关键词：分光

5、谱辐射表入射耦合系统分光系统光谱定标辐射定标IABSTRACTSpectroradiometerisaninstrumentformeasuringthesolarspectruminthefieldofmeteorologicalobservation.Withthedevelopmentofspectralmeasurements,spectroradiometertranslatesfromtwo-dimensionalintegral(irradiation-time)observationtothree-dimensionalintegral(irradiation-wavel

6、ength-time)observation.Thespectroradiometerdesignedinthispaperissuitableformeasuringthevisibleandnearinfraredsolarband,whichisof380nm-1000nm.Basedonsystematicallycarriedoutthedevelopmentstatusoftheinstrument,thispaperexpoundstheworkingprincipleandofspectroradiometer,andputforwardtheoveralldesignp

7、lan.Optimizingdesignthelight-collectingbarrelandlinghtconeofcouplingsystem;inthedesignofdispersionsystem,twotypicaltypesofdispersionstructuresaredescribedindetail,andZEMAXisappliedtooptimizethesystem,andsimulationthese