一种光辐射传感器响应特性的等效响应系数确定方法技术

本发明专利技术公开了一种光辐射传感器响应特性的等效响应系数确定方法，用于激光光源代替宽谱光源对光辐射传感器的响应特性测试，根据宽谱光源的光束参数确定激光光源的光束参数；将多个光辐射传感器分别在宽谱光源和激光光源的进行响应特性测试，分别获取对应的测试信号；根据测试信号获取光辐射传感器不同角度响应的等效响应系数；对不同光辐射传感器角度响应的等效响应系数进行拟合，获取任意角度下激光光源代替宽带光源的等效响应系数。本发明专利技术为激光光源对光辐射传感器响应特性提供了推导证明的理论基础及过程实现的参考方法，从而利用激光光源测试光辐射传感器响应特性，克服了利用宽谱光源体积和功耗相对较大、成本高、预热时间长的缺陷。

A method to determine the equivalent response coefficient of response characteristics of optical radiation sensor

【技术实现步骤摘要】
一种光辐射传感器响应特性的等效响应系数确定方法
本专利技术涉及传感器性能测试领域，具体涉及一种光辐射传感器响应特性的等效响应系数确定方法。
技术介绍
余弦误差和方位误差均是光学入射单元的角度响应误差，余弦误差是描述接收平面的半球空间上随天顶角的变化特性与理想余弦曲线之间的偏差程度，方位误差是描述接收平面的半球空间上随方向角的变化的不均匀性。余弦误差和方位误差特性的测试通常配合测角控制系统来实现。所以余弦和方位特性的测试，通常也被叫做辐射仪器的角度响应(Angleresponse)特性测试。现有光辐射传感器角度响应特性测试技术中所采用光源系统均采用宽谱光源，例如太阳模拟器所采用的短弧氙灯或卤钨灯。在实际的生产中，主要存在体积和功耗相对较大，光源预热时间相对较长的问题，若采用太阳模拟器作为光源系统则成本也会相对较高。
技术实现思路
因此，本专利技术提供一种光辐射传感器响应特性的等效响应系数确定方法，通过确定激光光源代替宽谱光源对光辐射传感器的等效响应系数，采用单色激光光源对光辐射传感器进行响应特性测试，克服现有技术中测试装置体积和功耗相对较大，光源预热时间相对较长、成本高的缺陷。本专利技术实施例提供一种光辐射传感器响应特性的等效响应系数确定方法，用于激光光源代替宽谱光源对光辐射传感器的响应特性测试，包括如下步骤：根据宽谱光源的光束参数确定激光光源的光束参数；将多个光辐射传感器分别在宽谱光源和激光光源的进行响应特性测试，分别获取对应的测试信号；根据测试信号获取光辐射传感器不同角度响应的等效响应系数；对不同光辐射传感器角度响应的等效响应系数进行拟合，获取任意角度下激光光源代替宽带光源的等效响应系数。在一实施例中，根据宽谱光源的光束参数确定激光光源的光束参数的步骤，包括：激光光源的输出功率与所代替的宽带光源为同一量级；激光光源的波长处于所代替的宽谱光源的波长范围内；激光光源输出光束的发散角和均匀度与所代替的宽带光源相同。在一实施例中，所述将多个光辐射传感器分别在宽谱光源和激光光源的进行响应特性测试，分别获取对应的测试信号的步骤，包括：将多个光辐射传感器分别在激光光源和宽谱光源下进行响应特性测试，分别获得激光光源和宽谱光源下，光辐射传感器随入射角度相关的角度响应曲线。在一实施例中，进行响应特性测试过程中大于测试10个角度位置。在一实施例中，进行响应特性测试过程中的角度至少包括垂直和最小侧向入射值。在一实施例中，进行响应特性测试的光辐射传感器大于5个。在一实施例中，光辐射传感器不同角度响应的光源等效系数β(j)通过以下公式计算：其中，PW为宽谱光源的输出功率，Sw(i，j)为宽谱光源下光辐射传感器的测试信号，Ps为激光光源的输出功率，Ns为光辐射传感器的数量，i＝{1，...Ns}，j＝{1，...Nθ}对应的角度{θ1..θNθ}，Ss(i，j)为激光光源下光辐射传感器的测试信号。在一实施例中，利用最小二乘法对不同光辐射传感器角度响应的等效响应系数进行拟合，获取任意角度下激光光源代替宽带光源的等效响应系数β′(θ)，拟合函数为：其中，Nθ为各个光辐射传感器对应的角度，β(θ)为光辐射传感器不同角度响应的光源等效系数。本专利技术技术方案，具有如下优点：本专利技术实施例提供的光辐射传感器响应特性的等效响应系数确定方法，用于激光光源代替宽谱光源对光辐射传感器的响应特性测试，根据宽谱光源的光束参数确定激光光源的光束参数；将多个光辐射传感器分别在宽谱光源和激光光源的进行响应特性测试，分别获取对应的测试信号；根据测试信号获取光辐射传感器不同角度响应的等效响应系数；对不同光辐射传感器角度响应的等效响应系数进行拟合，获取任意角度下激光光源代替宽带光源的等效响应系数。本专利技术为激光光源对光辐射传感器响应特性提供了推导证明的理论基础及过程实现的参考方法，从而利用激光光源测试光辐射传感器响应特性，克服了利用宽谱光源体积和功耗相对较大、成本高、预热时间长的缺陷。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的光辐射传感器响应特性的等效响应系数确定方法一个示例的流程图。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。此外，下面所描述的本专利技术不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。实施例1本专利技术实施例提供针对现有光辐射传感器角度响应特性测试技术中所采用的宽谱光源存在体积大、功耗大及预热时间长等问题，提出了可以利用单色激光光源对光辐射传感器进行响应特性测试的方法，对现有技术进行改进。根据光辐射传感器的响应特性的公式推导，对于角度响应特性的测试，采用宽带光源的测试结果与任意单色光源的测试结果之间只相差一个与角度相关的固定系数β，只需要确定系数β，即可用单色激光光源代替宽带光源进行测试。具体推导过程如下：光辐射传感器的响应特性可以用下面公式的相对比值形式表示，为一含有参数θ，参数θ为角度代表入射天顶角，对波长λ在光谱响应通带内积分形式的函数ψ(θ)为其中，λ是入射光波长，θ是入射天顶角，即入射光与接收面法线的夹角。E(θ)是入射角度为θ时的辐射照度，E(θ＝0)是垂直入射(即角度为0度)时的辐射照度，S(θ，λ)是入射角度为θ时的原始信号值，S(θ＝0，λ)是入射角度0时的原始信号值，R(θ，λ)和R(θ＝0，λ)分别是入射角度和波长有关的灵敏度系数。根据积分中值定理，如果函数f(x)满足在闭区间[a，b]上连续，在开区间(a，b)内可导，那么在(a，b)内至少有一点ε(a＜ε＜b)，使下面等式(2)成立：在公式(1)可以在光谱响应通带波长范围[λon，λoff]内找到一个波长λε，使得下式成立：当选择任意波长λi与λε功率相同时E(θ，λi)＝E(θ，λε)，R(θ，λε)S(θ，λε)＝R(θ，λi)S(θ，λi)，R(θ＝0，λε)S(θ，λε)＝R(θ＝0，λi)S(θ，λi)，可以得到：其中的λε为常数，当入射单色的激光光源波长λi都确定时下来，β就是一个只与θ有关的常数。因此对于角度响应特性的测试，采用宽带光源的测试结果与任意单色光源的测试结果之间只相差一个与角度相关的固定系数β。本专利技术实施例提供一种光辐射传感器响应特性的等效响应系数确定方法，用于激光光源代替本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光辐射传感器响应特性的等效响应系数确定方法，用于激光光源代替宽谱光源对光辐射传感器的响应特性测试，其特征在于，包括如下步骤：/n根据宽谱光源的光束参数确定激光光源的光束参数；/n将多个光辐射传感器分别在宽谱光源和激光光源的进行响应特性测试，分别获取对应的测试信号；/n根据测试信号获取光辐射传感器不同角度响应的等效响应系数；/n对不同光辐射传感器角度响应的等效响应系数进行拟合，获取任意角度下激光光源代替宽带光源的等效响应系数。/n

【技术特征摘要】
1.一种光辐射传感器响应特性的等效响应系数确定方法，用于激光光源代替宽谱光源对光辐射传感器的响应特性测试，其特征在于，包括如下步骤：
根据宽谱光源的光束参数确定激光光源的光束参数；
将多个光辐射传感器分别在宽谱光源和激光光源的进行响应特性测试，分别获取对应的测试信号；
根据测试信号获取光辐射传感器不同角度响应的等效响应系数；
对不同光辐射传感器角度响应的等效响应系数进行拟合，获取任意角度下激光光源代替宽带光源的等效响应系数。


2.根据权利要求1所述的光辐射传感器响应特性的等效响应系数确定方法，其特征在于，根据宽谱光源的光束参数确定激光光源的光束参数的步骤，包括：
激光光源的输出功率与所代替的宽带光源为同一量级；
激光光源的波长处于所代替的宽谱光源的波长范围内；
激光光源输出光束的发散角和均匀度与所代替的宽带光源相同。


3.根据权利要求1所述的光辐射传感器响应特性的等效响应系数确定方法，其特征在于，所述将多个光辐射传感器分别在宽谱光源和激光光源的进行响应特性测试，分别获取对应的测试信号的步骤，包括：
将多个光辐射传感器分别在激光光源和宽谱光源下进行响应特性测试，分别获得激光光源和宽谱光源下，光辐射传感器随入射角度相关的角度响应曲线。


4.根据权利要求3所述的光辐射传感器响应特性的等效响应系数确定方法，其特征在于，进行响应特性测试过程中大于测试10个角度位置。


5.根据权利要求4所述的光辐射传感器响应特性的等效响应系数确定方法，其特征在于，进行响应特性测试过程中的角度至少包括垂直和最小侧向入射值。


6.根据权利要求3所述的光辐射传感器响应特性的等效...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑峰，庞黎，顾平月，林宏伟，
申请(专利权)人：航天新气象科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32