海水近表层弱光辐射的光谱测量研究

【摘要】：现场光辐射测量无论对于水色遥感器的校正和真实性检验、生物光学算法的确定,水色遥感产品的解译还是多学科间的研究等都是必需的。本文根据海洋光学浮标的要求,利用计算机、微型光谱仪、光纤、光度头、水下防污装置等元件,研制了用于海洋光学浮标的近表层光谱辐射计系统,在国内首次实现了多通道海水近表层高光谱辐射计的集成设计,它可以在四个海水深度3m、5m、7m 和9m 快速完成波长范围从400nm 到900nm 的下行光谱辐照度和上行光谱辐亮度的测量。 本文分析了光谱仪的特性,包括暗电流、线性等特性,提出了暗电流扣除的方法,并验证了光谱仪的线性。然后利用低压汞灯对八台PC2000 光谱仪进行了光谱定标,确定了各个通道的光谱定标系数,由此实现了各个通道的光谱数据的组合。通过设定采集数据的阈值,实现了多通道采集中积分时间和采集次数的自动调整,从而保证了数据的可靠性和同步性。对于PC2000 微型光谱仪进行多通道光谱测量中的光谱重叠问题进行了解释,并通过面向对象的编程实现了光谱仪的数据采集类,得到了与实际完全一致的光谱数据,从而较好地解决了该问题。又编制了系统控制与数据处理软件,实现了多通道的光谱数据采集、组合、打包和数据通讯等功能。 本文最后确定了辐射定标的方案。并通过实验室定标利用标准光源进行了积分球的等效光谱辐照度和辐亮度的辐射传递。同时介绍了进行现场和水下定标的原理。