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《中国科学技术大学》 2017年
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多通道偏振辐射计的精度影响关键因素分析研究

范慧敏  
【摘要】:无论是哪种类型的偏振遥感器,偏振测量精度都是最关键的指标之一,也是后续大气参数反演、遥感数据应用等关注的重要方面。但相对一般的辐射测量,偏振测量有其独特的要求和复杂性。因为偏振测量方式的特殊性,导致影响偏振测量精度的因素来源众多且相互关联,如果想做到很高的偏振测量精度,需要纳入考虑的误差项数量呈几何级数上升。如果结合定标,通过仪器的偏振探测矩阵出发,控制偏振探测矩阵中的每一个未知参数的误差的容限,使最终测量的误差降低,是将该问题简化的一种思路。文章根据多通道偏振辐射的仪器特点提出了具体的偏振定标模型;并从定标模型中探测矩阵的各项未知参数出发,梳理了偏振辐射计的关键参数;随后围绕如何提高仪器的精度,对影响偏振测量精度的关键因素进行了分析和讨论,通过分析获得关键因素的工程容差指标;同时针对不同的关键因素,采用不同的方法降低其对仪器偏振测量精度的影响。文章在提出的系统短波红外探测器的暗电流稳定性和温度高稳定性要求的基础上,设计了基于最优时间控制的高精度探测器温控方案,设计了基于FPGA的温控电路单元,实现了小热容负载土0.1℃的温控精度,有效控制了探测器暗电流以及噪声因素对仪器偏振探测精度的影响。并且,对滤光片、偏振片的核心性能进行了分析,分析滤光片带外响应以及偏振片消光比差异可以忽略时的量级,为滤光片和偏振片的筛选提供依据。最后设计了多通道偏振辐射计的定标测试方案,完成了仪器的实验室定标,系统测试了仪器光谱响应度、相对透过率、非线性、非稳定性和多偏振通道的视场重合度、偏振片透过轴的相对偏差等关键参数,保证了仪器测量精度。通过对标准偏振源的测量验证仪器的偏振测量精度,发现在偏振度小于0.2的情况下,仪器的偏振测量精度优于1%。说明偏振定标方法选择合理,误差分析和控制是有效的。
【学位授予单位】:中国科学技术大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TP73

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