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《中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所)》 2012年
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空间电离层高层大气遥感天底—临边成像光谱仪研究

于磊  
【摘要】:随着人类对大气遥感研究的深入,空间电离层高层大气遥感正在成为地球空间科学所关注的热点,掌握其粒子光谱辐射规律,进而建立分布模型,实现高层大气空间环境天气预报,对人类活动具有重要意义。用于该方面研究的天底-临边成像光谱仪是一种新型的空间光学遥感仪器。本文根据电离层高层大气探测的空间应用需求,提出了一套应用方案,并设计研制了原理验证系统。方案以国外相关先进仪器为基础,针对所采用的天底观测和临边观测结合的方式,设计了两种结构紧凑的光谱仪系统,光谱覆盖范围为130nm~180nm。两种系统均由前置光学系统和光谱成像系统构成,前置光学系统一致,为离轴抛物镜;光谱成像系统则分别为改进式Czerny-Turner系统和单超环面光栅系统。前者的色散元件采用平面光栅,为满足成像光谱仪宽波段成像的要求,深入分析了传统Czerny-Turner光谱成像系统的像差形成机理,进行了相应的优化设计,获得了改进型结构的宽波段成像条件,并得到了良好的设计结果。该方案易于加工和装调,且避免了受复杂光栅制造技术的制约;后者的色散元件采用超环面光栅,在设计中以光程函数为基础,对单光栅系统进行了详细的像差分析,得到该系统的宽波段像差校正条件,并在引入遗传算法的基础之上,对这些校正条件进行了最优值计算,从而设计出符合要求的成像光谱仪结构。此种方案光学元件的数量最少,系统能量传输率最高。 由于超环面光栅制作复杂且昂贵,为便于加工、装调和试验验证,本文的原理验证系统方案采用了离轴抛物镜与改进型Czerny-Turner光谱成像系统相匹配的光学结构。光谱辐射传输特性研究、光学系统传输效率和信噪比分析结果表明:该方案满足远紫外波段探测需求。本文研制了成像光谱仪原理验证系统,配合相应探测器进行了辐射定标和相关实验验证,并结合其波段特点,对系统展开了辐射定标和性能评价:实验获得了原理系统的光谱辐照度响应度,其定标合成不确定度为7.7%,测得空间分辨率为0.7mrad,光谱分辨率为1.76nm(161nm处)。该远紫外光谱仪原理验证系统性能满足设计要求,验证了方案的可行性,填补了目前国内的研究空白,并为今后在气象卫星等空间项目上的推广应用奠定了技术基础。
【学位授予单位】:中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所)
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TH744.1

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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 许强;金伟其;董立泉;;UV/VIS/NIR超光谱侦察系统的光学参数设计[J];北京理工大学学报;2006年10期
2 叶宗海,都亨,龚建村;中国的空间环境研究与空间环境预报[J];地球物理学进展;1999年S1期
3 赵国泽;陈小斌;蔡军涛;;电磁卫星和地震预测[J];地球物理学进展;2007年03期
4 王咏梅;付利平;王英鉴;;星载远紫外极光/气辉探测发展综述[J];地球物理学进展;2008年05期
5 刘振兴;中国空间风暴探测计划和国际与日共存计划[J];地球物理学报;2005年03期
6 李志刚;程宗颐;冯初刚;李伟超;李慧茹;;电离层预报模型研究[J];地球物理学报;2007年02期
7 吕达仁;陈泽宇;卞建春;陈洪滨;;平流层-对流层相互作用的多尺度过程特征及其与天气气候关系——研究进展[J];大气科学;2008年04期
8 于磊;林冠宇;曲艺;王淑荣;;基于阈值理论的远紫外成像光谱仪灵敏度和信噪比研究[J];光电子.激光;2011年01期
9 禹秉熙;高分辨率成像光谱仪(C—HRIS)研究[J];光机电信息;2000年04期
10 张记龙;王明;田二明;李晓;王志斌;张悦;;激光告警接收机灵敏度和信噪比分析及实验验证[J];光谱学与光谱分析;2009年01期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 乐新安;中低纬电离层模拟与数据同化研究[D];中国科学院研究生院(武汉物理与数学研究所);2008年
2 何玲平;极紫外光子计数探测器成像特性研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2010年
3 薛庆生;用于空间大气遥感的临边成像光谱仪研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2010年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘世金;刘大利;;基于仿射投影的微弱信号检测方法研究[J];阿坝师范高等专科学校学报;2012年02期
2 王兴莲,汪尊伟;CCD光栅光谱仪与光谱分析[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2004年01期
3 金泽安;;夜视技术[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2007年06期
4 洪津,黄鲁,汪元钧,刘书珍,张运杰,汪宗辉;近红外地物光谱仪中的新技术应用[J];安徽地质;1997年01期
5 夏明清;詹煜;;小波时间序列在电离层TEC预报中的应用[J];安徽农业科学;2012年11期
6 张勇,刘海江;微机控制红外双色测温仪[J];鞍山钢铁学院学报;1995年04期
7 江绍基,马云飞,佘卫龙,王自鑫,朱析,蔡志岗,李宝军;近红外光学膜厚监控系统的研制[J];半导体光电;2004年06期
8 庞春颖;张涛;;激光主动成像系统探测距离方程的研究[J];半导体光电;2008年04期
9 鞠挥,吴一辉,王立鼎;硅光栅的制作与应用[J];微纳电子技术;2002年02期
10 鞠挥,吴一辉;微型光谱仪的发展[J];微纳电子技术;2003年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 武文俊;李志刚;杨旭海;;电离层延迟改正模型的研究[A];第二届中国卫星导航学术年会电子文集[C];2011年
2 薛军琛;宋淑丽;朱文耀;;区域布网为主的全球电离层模型建立与分析[A];第三届中国卫星导航学术年会电子文集——S05卫星导航增强与完好性监测[C];2012年
3 赵云;李迎春;孙华燕;郭惠超;;提高激光主动成像系统性能的匹配设计[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
4 邱宗甲;陈思颖;张寅超;步志超;王玉诏;孔卫国;刘鹏;陈和;倪国强;;气溶胶探测激光雷达系统及误差分析[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
5 高明阳;;芬兰AWOS系统DD50设备特殊故障的应急处理[A];第八届长三角气象科技发展论坛论文集[C];2011年
6 王程功;杜爱民;洪明华;董爱英;魏勇;赵旭东;王秋军;;北京地区2005年Pc6脉动统计特征及其与TID的关系初探[A];中国科学院地质与地球物理研究所2008学术论文汇编[C];2009年
7 秦四清;薛雷;王媛媛;黄鑫;泮晓华;;对孕震断层多锁固段脆性破裂理论的进一步验证及有关科学问题的讨论[A];中国科学院地质与地球物理研究所第十届(2010年度)学术年会论文集(下)[C];2011年
8 王进;刘勋;雷洪波;赖新春;;紫外可见光反射光谱法测试薄膜厚度装置及应用[A];中国核学会核材料分会2007年度学术交流会论文集[C];2007年
9 苏成志;宫洪磊;胡静;徐洪吉;;亮场光学透过率检测方法的研究[A];中国电子学会电子机械工程分会2009年机械电子学学术会议论文集[C];2009年
10 朱宁;钱伟康;郭强;;基于嵌入式XP的光谱分析系统[A];全国第一届嵌入式技术联合学术会议论文集[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 苏成志;瞄准具传光能力评价及测试方法的研究[D];长春理工大学;2010年
2 李淑慧;基于混沌理论的GPS电离层预测研究[D];中国地质大学(北京);2010年
3 苏日建;信息测量系统及其若干问题的研究[D];华中科技大学;2010年
4 陈国庆;荧光光谱技术在食品安全监控中的应用研究[D];江南大学;2010年
5 汪自军;基于卫星临边辐射的大气痕量气体含量反演研究[D];吉林大学;2011年
6 谢飞;平流层对流层物质交换以及平流层水汽与臭氧的研究[D];兰州大学;2011年
7 李鹏;光学相干层析术理论与实验研究[D];南京理工大学;2010年
8 宗靖国;红外成像光谱数据获取及其在场景仿真中的应用[D];西安电子科技大学;2011年
9 韩军;光学膜厚宽带监控关键技术研究[D];西安电子科技大学;2011年
10 李旭东;879nm激光二极管端泵的高重频高亮度Nd:GdVO_4激光器研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 薛军琛;中国地区电离层延迟函数模型建立与精度估计[D];山东科技大学;2010年
2 丁雷;白鼠脑电信号远控采集处理系统的设计与研究[D];山东科技大学;2010年
3 刘志春;激光目标指示器瞄准精度测量系统[D];长春理工大学;2010年
4 王丽美;大气水汽含量的遥感反演方法研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
5 黄吉来;网络RTK电离层和对流层改正模型研究[D];辽宁工程技术大学;2008年
6 王兴伟;拉曼光谱用于胃癌诊断技术的研究[D];沈阳理工大学;2010年
7 李涛;时间序列异常值探测的Bayes方法及其在GPS数据处理中的应用[D];解放军信息工程大学;2010年
8 杨雪玲;基于光谱吸收法的乙烯气体浓度检测系统研究[D];山东大学;2010年
9 潘忠荣;高精度直流微电阻测试仪的研究与开发[D];浙江大学;2010年
10 郭晓龙;基于面阵CCD的微型紫外光谱仪设计[D];浙江大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王书宏;胡谋法;陈曾平;;天文CCD相机的噪声分析与信噪比模型的研究[J];半导体光电;2007年05期
2 李升才,金伟其,张长泉;微光成像系统三维噪声测量及其分析[J];北京理工大学学报;2005年05期
3 许强;金伟其;董立泉;;UV/VIS/NIR超光谱侦察系统的光学参数设计[J];北京理工大学学报;2006年10期
4 吴健,龙其利,权坤海;新乡观测的电离层TEC和板厚的统计与建模研究[J];电波科学学报;1998年03期
5 杨林章,申旭辉;空间观测技术在地震监测中的应用[J];地震;2005年03期
6 卓贤军,赵国泽,王继军,汤吉,詹艳;地震预测中的电磁卫星[J];大地测量与地球动力学;2005年02期
7 王继军,赵国泽,詹艳,卓贤军,汤吉,关华平,万战生;中国地震电磁现象的岩石实验研究[J];大地测量与地球动力学;2005年02期
8 吴云,乔学军,周义炎;利用地基GPS探测震前电离层TEC异常[J];大地测量与地球动力学;2005年02期
9 邓志辉,陈梅花,王煜;卫星热遥感技术在地震预测中应用研究进展[J];大地测量与地球动力学;2005年02期
10 单新建,屈春燕,马瑾;卫星热红外观测与发震断层不同段落交替活动特征分析[J];大地测量与地球动力学;2005年02期
中国博士学位论文全文数据库 前7条
1 尚社平;磁暴期间全球电离层扰动形态分析和理论研究[D];中国科学院空间科学与应用研究中心;2000年
2 袁运斌;基于GPS的电离层监测及延迟改正理论与方法的研究[D];中国科学院研究生院(测量与地球物理研究所);2002年
3 王霄;低纬(海南)地区电离层变化和扰动特性研究[D];中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心);2004年
4 雷久侯;中纬电离层的统计分析与模式化研究[D];中国科学院研究生院(武汉物理与数学研究所);2005年
5 赵必强;中低纬电离层年度异常与暴时特性研究[D];中国科学院研究生院(武汉物理与数学研究所);2006年
6 余涛;中低纬电离层电场的模拟研究及电场对电离层年度变化的影响[D];中国科学院研究生院(武汉物理与数学研究所);2003年
7 曾桢;地球大气无线电掩星观测技术研究[D];中国科学院研究生院(武汉物理与数学研究所);2003年
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1 刘成思;集合卡尔曼滤波资料同化方案的设计和研究[D];中国气象科学研究院;2005年
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1 孙燕萍,高军;棱镜成像光谱仪色散特性研究[J];航天返回与遥感;1999年04期
2 郑玉权,禹秉熙;成像光谱仪分光技术概览[J];遥感学报;2002年01期
3 左保军,张爱红;成像光谱仪的光学系统设计[J];光学技术;2002年02期
4 高国龙;对飞行任务适应性强的窄带可调谐成像光谱仪[J];红外;2005年05期
5 杨新军,王肇圻,孙强,母国光;基于二元光学的红外成像光谱仪离轴系统设计[J];光子学报;2005年04期
6 蒋青松;成像光谱仪的光谱分辨率技术[J];红外;2001年10期
7 杨宜;;成像光谱仪光谱定标技术[J];红外;2006年08期
8 刘良云,袁艳,相里斌,李英才;高通量层析成像光谱仪的仿真研究[J];光学学报;2001年02期
9 舒宁;国内外有关成像光谱数据影像分析方法研究[J];国土资源遥感;1998年01期
10 张义彬;曲家惠;;遥感成像光谱仪在岩矿学中的应用研究[J];遥感技术与应用;1993年02期
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1 马智宏;王秋平;朱大洲;黄文江;王北洪;周全;;自主研发的成像光谱仪应用及建模初探[A];全国农业遥感技术研讨会论文集[C];2009年
2 周全;吴刚;王秋平;石春;佟亚军;马智宏;;高分辨率推扫式成像光谱仪的设计及其田野应用[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
3 王淑荣;李福田;;全球二氧化碳分布监测仪发展现状与建议[A];全国国土资源与环境遥感应用技术研讨会论文集[C];2009年
4 吴琼水;陈奋飞;刘佳;曾立波;;基于AOTF的月面巡视成像光谱仪[A];中国宇航学会深空探测技术专业委员会第七届学术年会论文集[C];2010年
5 黄海清;毛志华;;成像光谱仪辐射率动态范围分析[A];成像光谱技术与应用研讨会论文集[C];2002年
6 毛志华;黄海清;;成像光谱仪海洋水色通道替代定标研究[A];成像光谱技术与应用研讨会论文集[C];2002年
7 赵慧洁;程宣;周鹏威;;用于火星探测的AOTF成像光谱仪设计[A];中国光学学会2011年学术大会摘要集[C];2011年
8 董瑛;尤政;;微小卫星成像光谱仪方案研究[A];第十四届全国遥感技术学术交流会论文摘要集[C];2003年
9 方抗美;;模块化机载成像光谱仪光学系统[A];第六届成像光谱技术与应用研讨会文集[C];2006年
10 胥学荣;郑列华;危峻;;推扫式宽视场成像光谱仪[A];2006年全国光电技术学术交流会会议文集(B 光学系统设计与制造技术专题)[C];2006年
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1 魏景云 张海东 蔡淑英;风云三号成像光谱仪预研通过评估[N];中国气象报;2003年
2 桑田;对地观测调查技术成熟了[N];中国国土资源报;2005年
3 王建宇;积二十年探索创新之力 理论成果终成实用技术[N];文汇报;2006年
4 张忠霞;土卫六被发现有湖有云有雨,还没水[N];新华每日电讯;2008年
5 记者 于德福;对地观测技术助国土资源调查[N];地质勘查导报;2005年
6 本报记者 房琳琳;“窥探”探月实验室[N];科技日报;2006年
7 ;6套探测仪探秘月宫[N];北京日报;2007年
8 本报特约记者  司马杭仁;“火星勘测轨道器”首要使命找生命[N];大众科技报;2006年
9 本报记者  曹玲娟;用红外的“眼睛”看世界[N];人民日报;2006年
10 ;连接现实世界与信息世界[N];计算机世界;2001年
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1 于磊;空间电离层高层大气遥感天底—临边成像光谱仪研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2012年
2 薛庆生;用于空间大气遥感的临边成像光谱仪研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2010年
3 张春雷;成像光谱仪光谱辐射定标新方法研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2011年
4 程欣;大视场光纤成像光谱仪光学系统研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2012年
5 刘玉娟;基于同心光学系统的新型成像光谱仪研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2012年
6 李聪;大气紫外成像光谱仪地面测试与定标技术研究[D];中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心);2010年
7 吴振洲;微型Offner成像光谱仪和光谱数据处理[D];中国科学技术大学;2012年
8 于斌;利用二元光学透镜轴向色散的凝视光谱成像性能研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2003年
9 赵发财;空间紫外大气遥感成像光谱仪偏振校正研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2012年
10 陈立武;CE-1成像光谱仪工程化光学技术理论研究[D];中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所);2006年
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1 王劼;田野成像光谱仪中小麦叶绿素含量模型研究[D];中国科学技术大学;2011年
2 尚杨;光栅型成像光谱仪噪声抑制技术研究[D];西安工业大学;2012年
3 李珣;光栅型成像光谱仪光学系统设计[D];西安工业大学;2012年
4 白鹏;显微干涉成像光谱技术的理论研究[D];西安工业大学;2010年
5 任玉;基于布拉格调制下的成像光谱仪的分光部分研究[D];长春理工大学;2011年
6 孙伟;二元光学元件应用于超光谱成像性能研究[D];长春理工大学;2009年
7 张冬青;偏振干涉成像光谱仪中偏振干涉仪的性能分析及器件优化设计[D];曲阜师范大学;2002年
8 夏丽丽;基于分形理论的高光谱图像压缩算法研究[D];厦门大学;2007年
9 朱善兵;基于PGP分光器件的光谱成像系统设计[D];苏州大学;2009年
10 高莹莹;大孔径静态干涉成像光谱仪(LASIS)图像配准技术研究[D];中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所);2007年
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