激光点阵法绝对定标太阳辐射计直射通道研究.pdf

第33卷，第1期 光谱学与光谱分析 V01．33，No．I，pp255—260 20 1 and 3年1月 SpectroscopySpectralAnalysis January，2013 激光点阵扫描法绝对定标太阳辐射计直射通道研究 徐文斌，李健军，郑小兵 中国科学院安徽光学精密机械研究所，通用光学定标与表征技术重点实验室，安徽合肥230031 摘要利用可调谐激光器作为光源，以溯源于低温绝对辐射计的标准传递探测器作为激光束功率测量探 nnl 测器，采用激光点阵扫描方法在太阳辐射计有效孔径光阑面形成均匀照度场，精确测量太阳辐射计870 无偏直射通道中心波长处绝对辐照度响应度。利用灯-单色仪系统扫描获得该通道相对光谱辐照度响应度， 最终在实验室条件下获得该通道绝对光谱辐照度响应度，联合大气层外太阳照度谱数据通道内积分得到该 通道大气层外响应常数K值，与NASA的GSFC中心的2009年定标结果差异仅为3．75％，定标不确定度 达到2．06％，验证了这一新技术的原理可行性。 关键词定标；点阵扫描；均匀照度场；光谱辐照度响应度；太阳辐射计 中图分类号：TH753十．1文献标识码：A IX)I：10．3964／j．issrr1000-0593{2013)01—0255—06 目前，在实验室对滤光片辐射计的定标方法有三种：灯一 引 言 单色仪定标系统、使用均匀光源的光谱辐照度和辐亮度响应 度定标系统(S瓜CUS)和可调谐激光点阵扫描定标系统 地基自动跟踪太阳辐射计可以测量太阳直射照度和天空 (u、F)[5]。传统的灯一单色仪方法由于光谱辐射通量低和相对 漫射亮度，利用测得的直射太阳辐射数据和天空扫描数据可 较宽的光谱带宽等缺点使用受到限制，基于激光的方法克服 以反演气溶胶的光学特性，如光学厚度、相函数、粒子谱分 了这些缺点，具体的实现方式有两种：S眦US系统是通过 布等，目前在全球气溶胶监测网[1]中得到广泛的应用，在气 将可调谐激光导入积分球产生均匀辐照度场，LSF系统是通 候变化研究、卫星遥感验证、大气环境监测等领域具有重要 过激光点阵扫描产生均匀照度场[6]。SIRCUS定标方法具有 意义。反演结果的精度直接取决于太阳辐射计绝对定标的精 光谱可调谐、照度均匀以及照度可溯源于高精度低温绝对辐 度。 射计等优点，但受到激光功率的限制，激光导入积分球光源 目前，太阳辐射计直射通道绝对辐照度响应度的定标溯 的光谱辐照度低，约低于太阳光谱辐照度2个量级，另外还 源于高海拔点定标的结果。高海拔点定标初级参考太阳辐射 需要确定待定标仪器的有效孔径光阑与积分球出口的距离。 通过几何测量方法和拟合方法均可获得有效孔径光阑与积分 计采用Langley法[2’“，在假设大气稳定的前提下，通过输 出信号对数值与大气质量问的线性关系，通过线性拟合获得 球出口的距离，但精度受到几何测量误差和拟合方法的限 大气外界太阳辐射计响应常数K，定标的重复性优于1％。 制[5’7]。LSF定标方法是利用激光在待定标仪器孔径光阑位 置进行点阵扫描，获得均匀照度场，这种方法具有测量信噪 由于Langley法的实现对于高海拔点的海拔、日照、大气、 气象条件有严苛要求，世界范围内也仅有少数地点符合初级 比高、测量周期短以及功率可溯源于高精度低温绝对辐射计 参考太阳辐射计的定标要求，国内无此类高海拔定标