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用于太阳光谱仪的光电探测系统线性度测试装置

孙德贝 李志刚 李福田

孙德贝, 李志刚, 李福田. 用于太阳光谱仪的光电探测系统线性度测试装置[J]. 中国光学, 2019, 12(2): 294-301. doi: 10.3788/CO.20191202.0294
引用本文: 孙德贝, 李志刚, 李福田. 用于太阳光谱仪的光电探测系统线性度测试装置[J]. 中国光学, 2019, 12(2): 294-301. doi: 10.3788/CO.20191202.0294
SUN De-bei, LI Zhi-gang, LI Fu-tian. Linearity testing device for the photoelectric detecting system of solar spectrometers[J]. Chinese Optics, 2019, 12(2): 294-301. doi: 10.3788/CO.20191202.0294
Citation: SUN De-bei, LI Zhi-gang, LI Fu-tian. Linearity testing device for the photoelectric detecting system of solar spectrometers[J]. Chinese Optics, 2019, 12(2): 294-301. doi: 10.3788/CO.20191202.0294

用于太阳光谱仪的光电探测系统线性度测试装置

doi: 10.3788/CO.20191202.0294
详细信息
    作者简介:

    孙德贝(1992-), 男, 湖北潜江人, 硕士, 2014年于中国科学技术大学光信息科学与技术专业获得理学学士学位, 2018年于中国科学院长春光学精密机械与物理研究所获得硕士学位, 主要从事光谱辐射定标方面的研究。E-mail:sundebei14@mails.ucas.edu.cn

    李志刚(1972-), 男, 吉林长春人, 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所研究员, 主要从事空间光学遥感技术及辐射定标方面的研究。E-mail:lizhg@ciomp.ac.cn

    李福田(1941-),男,天津人,研究员,1964年毕业于南开大学,1980年~1982年于英国国家物理实验室(NPL)做访问学者,主要从事空间光学遥感技术、紫外-真空紫外短波段光学及辐射度学方面的研究。E-mail:li_futian@aliyun.com

  • 中图分类号: O432.2

Linearity testing device for the photoelectric detecting system of solar spectrometers

More Information
  • 摘要: 依据光叠加原理研制了一台太阳光谱仪光电探测系统线性度测试装置。该测试装置由300 W高稳定度氙灯光源、250 W卤钨灯光源、双层中性滤光片轮、双孔光阑及光学成像系统组成。依靠中性滤光片改变光束强度,依靠独立开闭的双光阑和光学成像系统实现光流叠加。该装置工作波段为200~2 400 nm,可模拟紫外-可见-红外波段地外太阳光谱辐照度,动态范围为104,已用于太阳光谱仪等光谱仪和硅光电二极管标准探测器等光电探测系统线性测量。
  • 图  1  NRC线性仪

    Figure  1.  NRC linearity testing device

    图  2  NIST光束组合器BeamconⅢ结构示意图

    Figure  2.  Schematic structure of NIST Beamcon Ⅲ

    图  3  硅二极管放大器探测器系统相对响应度与信号的函数关系

    Figure  3.  Relative responsivity as a function of signal for a silicon diode-amplifier detector system

    图  4  NPL滤光片-双光阑线性仪

    Figure  4.  NPL filter-double aperture linearity testing device

    图  5  光谱仪光电探测系统线性测试装置

    Figure  5.  Linearity measurement devices of spectrometer photoelectric detecting system

    图  6  探测器光谱辐射通量响应度定标装置

    Figure  6.  Calibrating instrument of spectral radiant power responsivity for detector

    图  7  S2281-31097硅光电二极管光谱响应度及其稳定性

    Figure  7.  Spectral radiant power responsivity and stability of S2281-31097 Si photodiode

    图  8  S2281-31100硅光电二极管区域响应度均匀性

    Figure  8.  Spatial uniformity of S2281-31100 Si photodiode response

    图  9  S2281-31100硅光电二极管探测器线性度

    Figure  9.  Linearity factor of S2281-31100 Si photodiode

    图  10  可见波段太阳光谱仪光谱辐照度响应度及其稳定性

    Figure  10.  Spectral irradiance responsivity and its stability of VIS solar spectrometer

    图  11  可见波段太阳光谱仪地外太阳辐照下光谱输出

    Figure  11.  Output at extraterrestrial solar irradiance of VIS solar spectrometer

    图  12  可见波段太阳光谱仪区域光谱辐照度响应度均匀性

    Figure  12.  Spatial uniformity of VIS solar spectrometer response

    图  13  可见波段太阳光谱仪光电探测系统超线性响应

    Figure  13.  Superlinear response of VIS solar spectrometer

    表  1  滤光片光密度和透过率

    Table  1.   Optical density and the transmittance of the neutral filters

    Filter wheel Filter labels No.1 No.2
    Optical density Transmittance/% Optical density Transmittance/%
    1 0 100 0 100
    2 1 10 0.1 79.43
    3 2 1 0.3 50.12
    4 3 0.1 0.5 31.62
    5 4 0.01 / /
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    表  2  线性测量综合不确定度

    Table  2.   Uncertainty of linearity testing

    Uncertainty sources Uncertainty/%
    VA reading stability and reproducibility 0.1
    VB reading stability and reproducibility 0.1
    V(A+B) reading stability and reproducibility 0.1
    Combined uncertainty 0.14
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-01-06
  • 修回日期:  2018-02-26
  • 刊出日期:  2019-04-01

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