成像光谱仪绝对辐射定标方法

摘要

本发明公开了一种成像光谱仪绝对辐射定标的方法，属于光学计量测试领域。该方法利用高稳定辐射源结合成像系统、分光系统和积分球产生均匀的单色辐射经过大口径平行光管形成准直辐射后分别由带有精密光阑的标准辐射计和被测成像光谱仪接收，由标准辐射计标定出被测成像光谱仪的入瞳面上的光谱辐射照度，从而实现成像光谱仪全波段绝对辐射定标。该方法解决了目前成像光谱仪绝对辐射定标的难题，同时还可实现成像光谱仪响应度均匀性的测量，具有定标准确度高，应用前景广的特点。

主权项

一种成像光谱仪高准确度绝对辐射定标的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：第一步：搭建成像光谱仪绝对辐射定标系统在辐射源出射方向安装成像系统对辐射源成像，在成像的位置安装分光系统中的单色仪，使得成像位置刚好处于单色仪的入射狭缝上；紧贴单色仪入口处依次安装滤光片组、斩波器和电动快门且电动快门、斩波器、滤光片组和单色仪的控制器的控制线与计算机相连；在紧贴单色仪出口的位置安装积分球，使积分球的出口刚好处于大口径平行光管的焦面上，在垂直于大口径平行光管出射面且离大口径平行光管一定距离的位置处安装一维移动平台且一维移动平台的控制线与计算机相连；在一维移动平台上通过支架安装标准辐射计和被测成像光谱仪且标准辐射计和被测成像光谱仪的信号输出线与计算机相连；其中，所述标准辐射计上安装有精密光阑，标准辐射计的光谱功率响应度直接溯源到光辐射基准低温辐射计，而精密光阑的直径采用精密测量显微镜进行标定；第二步：调节光路打开辐射源的电源并将电流设置在规定值，分别打开电动快门、斩波器、滤光片组和单色仪的控制器开关，调节成像系统球面反射镜的位置，使辐射源经过成像系统成像于分光系统中单色仪的入射狭缝上；调节分光系统中的电动快门、斩波器、滤光片组和单色仪的位置，使入射辐射通过分光系统的中心；调节积分球的位置，使分光系统形成的单色辐射通过积分球入口中心；调节大口径平行光管中离轴抛物面反射镜的位置，使积分球出口出射的均匀单色辐射入射到大口径平行光管中离轴抛物面反射镜的中心，从而形成定标所需的准直辐射；分别调节标准辐射计的支架和被测成像光谱仪的支架，使得标准辐射计和被测成像光谱仪的中心高度与准直辐射的中心高度一致；第三步：计算机控制测量3.1在计算机的控制下，将标准辐射计和带有I×J个像元的被测成像光谱仪分别移入测量光路，使大口径平行光管出射的准直辐射分别充满照射标准辐射计和被测成像光谱仪的入瞳；计算机将此时标准辐射计和被测成像光谱仪所对应的一维移动平台位置分别记录为x1和x2；3.2计算机将分光系统中的单色仪调整到第一波长点λ1，并控制一维移动平台移动到位置x1处，计算机控制电动快门关闭、打开，分别获得标准辐射计输出的背景信号V(λ1)背景和测量信号V(λ1)测量，将测量信号扣除背景信号获得标准辐射计在第一波长λ1处的实测信号值V(λ1)；3.3计算机控制一维移动平台移动到位置x2处，计算机控制电动快门关闭、打开，分别获得被测成像光谱仪各像元的背景信号V(i，j，λ1)背景和测量信号V(i，j，λ1)测量，i代表成像光谱仪像元的行数且i＝1、2、3……、I，j代表成像光谱仪像元的列数且j＝1、2、3……、J，将各像元的测量信号扣除背景信号，获得被测成像光谱仪各像元在第一波长点λ1处的实测信号值V(i，j，λ1)；3.4计算机根据公式(1)计算被测成像光谱仪各像元的光谱辐照度响应度S(i，j，λ1)并保存该组数据： S ( i , j , λ 1 ) = V ( i , j , λ 1 ) V ( λ 1 ) × S ( λ 1 ) - - - ( 1 ) 式中，S(λ1)表示标准辐射计在第一波长点λ1处的光谱辐照度响应度，由标准辐射计的光谱功率响应度乘以精密光阑的面积得到；3.5计算机根据公式(2)计算被测成像光谱仪在第一波长点λ1处响应度均匀性U(i，j，λ1)并保存该组计算数据： U ( i , j , λ 1 ) = V ( i , j , λ 1 ) V ( i ′ . j ′ . λ 1 ) - - - ( 2 ) 式中，V(i′，j′，λ1)表示成像光谱仪在第一波长点λ1处所有像元中实测信号值的最大值；3.6计算机控制单色仪调整到波长点λm且m＝2、3……、M，并根据第3.2步和第3.3步的测量步骤，依次获得标准辐射计在其它波长点的实测信号值 V(λm)和被测成像光谱仪各个像元在其它波长点的实测信号值V(i，j，λm)；3.7计算机根据第3.4步和第3.5步计算被测成像光谱仪各像元在其它波长点处的光谱辐照度响应度S(i，j，λm)和被测成像光谱仪在其它波长点处的响应度均匀性U(i，j，λm)并保存该组数据。