多波段光辐射大气透过率实验室测试方法技术

本发明专利技术涉及一种多波段光辐射大气透过率实验室测试方法，包括以下步骤：由辐射光源装置产生辐射光；将辐射光转化为平行的正弦辐射光；将正弦辐射光由模拟大气柱传输衰减装置前方射入，后方射出；所述模拟大气柱传输衰减装置包括一个充有至少一种待测压缩气体的密封罐，密封罐前、后方均设有光学窗口；所述待测压缩气体为压缩到的密封罐内的，截面积与密封罐相同的一定长度范围内的大气中的某种气体；对经过模拟大气柱传输衰减装置衰减的正弦辐射光进行数据采集和分析处理。本发明专利技术的多波段光辐射大气透过率实验室测试方法，可在实验室环境下通过压缩空气柱来模拟实现紫外、可见以及红外光辐射在大气传输中的衰减系数的测试，并且简便易行。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种多波段光辐射测试方法，特别是一种在实验室环境下可以进行模 拟的，。
技术介绍
近年来，目标辐射测量已成为国内外一个重要的研究方向，目标辐射测量是获取 目标特征、对目标进行识别的重要手段，目前的目标辐射研究方法主要有仿真计算和辐射 试验测量两种手段。仿真计算由于不受试验场地条件和成本限制而得到广泛应用，但无法 验证其准确性和有效性，只能作为一种辅助手段；而辐射试验测量是获取目标真实辐射特 性的直接手段，大气透过率是限制目标辐射测量精度的重要因素，然而直接的外场试验测 量大气透过率存在诸多限制，如试验装置、试验条件的复杂等，为此本专利技术提出了一种在实 验室环境下就可以简便地模拟大气透过率的测试方法。
技术实现思路
为了解决现有技术中的问题，本专利技术提出了一种在实验室环境下就可以简便地模 拟大气透过率的，基于压缩空气柱的，多波段光辐射大气透过率的测试方法。为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案具体如下一种，包括以下步骤步骤1:由辐射光源装置产生辐射光；步骤i1:将辐射光转化为平行的正弦辐射光；步骤ii1:将正弦辐射光由模拟大气柱传输衰减装置前方射入，后方射出；所述模 拟大气柱传输衰减装置包括一个充有至少一种待测压缩气体的密封罐，密封罐前、后方均 设有光学窗口 ；所述待测压缩气体为压缩到的密封罐内的，截面积与密封罐相同的一定 长度范围内的大气中的某种气体；步骤iv :对经过模拟大气柱传输衰减装置衰减的正弦辐射光进行数据采集和分 析处理。上述技术方案中，步骤ii具体为以光阑、平行光产生装置和光学调制装置，将辐 射光转化为平行的正弦辐射光。上述技术方案中，步骤iv具体为以多波段光谱辐射计将经过所述模拟大气柱传输衰减装置衰减后的辐射光转化 为电信号；以锁相放大器将所述多波段光谱辐射计输出的电信号放大；以数据采集装置对经过放大处理的电信号进行采集。上述技术方案中，所述密封罐由前至后设有多个分隔的内部密封罐，多个内部密 封罐之间两端均设有可以让正弦辐射光透过的光学窗口 ；每个内部密封罐中分别充有一种 待测压缩气体。上述技术方案中，每个内部密封罐中充有二氧化碳、水蒸汽、臭氧或者气溶胶粒 子。上述技术方案中，每个内部密封罐中充有可以吸收或散射辐射光的液体。上述技术方案中，所述密封罐前、后的光学窗口分别为短波、中波或长波红外窗□。上述技术方案中，所述密封罐的长度为1_5米。上述技术方案中，所述步骤iv具体包括记录模拟大气柱传输衰减装置内充满待测压缩气体的情况下探测到的，辐射光谱 段能量分布；记录模拟大气柱传输衰减装置内部为真空情况下，探测到的辐射光谱段能量分 布；比较之前两种情况下分别得到辐射光谱段能量分布，计算得到辐射光在某一固定 谱段的大气透过率。上述技术方案中，所述步骤iv还具体包括改变辐射光源装置的加热温度，使其连续发射出多个谱段的辐射光；分别测量得到多个谱段的辐射光的大气透过率。本专利技术具有如下优点本专利技术的1、解决现有LOWTRAN、M0DTRAN等商用软件缺乏精细谱段传输衰减系数的问题；2、可以为传输衰减系数的计算提供简便的试验数据支持；3、通过调整模拟大气柱传输衰减装置内压缩气体的成分及比例浓度，可以模拟不 同环境大气的辐射透过率；4、具有通用性，可以模拟测试紫外、可见以及红外光的大气透过率。本专利技术的，可在实验室环境下通过压缩 空气柱来模拟实现紫外、可见以及红外光辐射在大气传输中的衰减系数的测试，并且简便 易行。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步的说明。图1是本专利技术的实施例的流程示意图2是本专利技术的实施例中模拟大气柱 传输衰减装置的结构示意图3是本专利技术的实施例中模拟大气柱 传输衰减装置的另一种结构示意图4是本专利技术的实施例中多波段光谱 辐射计的结构示意图。图中标号名称为1-辐射光源装置，2-光阑，3平行光产生装置，4-光学调制装置，5-模拟大气柱传 输衰减装置，6-多波段光谱辐射计，7-锁相放大器，8-信号发生器控制装置，9-数据采集装置，10-前光学窗口，11-光学窗口，12-后光学窗口，13-压缩气体柱,14-压缩气体柱, 15-光学镜头，16-单色仪，17-探测器。具体实施方式本专利技术的专利技术思想为本专利技术，主要原理是将一定长度范围内大气视为同等密度、同等比例成份的气体，并忽略大气折射等影响。大气的传输衰减主要是由于大气成分中水蒸汽(H2O)、二氧化碳(CO2)和臭氧(O3)的强烈辐射吸收以及气溶胶粒子的散射所造成，其中水蒸汽较强的吸收带中心位于O. 94 μ m、l.1 μ m、l. 38 μ m、2. 7 μ m,主要影响近红外区的吸收，二氧化碳的主要吸收带中心位于2. 7 μ m>4. 3 μ m、10 μ m、14. 7 μ m,主要影响大气的中、远红外辐射透射比，臭氧的吸收主要影响大气的紫外辐射透射比，辐射光在可见光波段(0.38μπι - O. 77 μ m)的衰减主要是由于气溶胶粒子散射造成，因此采用等比例折算的方法，可以将一定长度范围内大气折算到长度为L (实验室允许长度)的密封罐内；也就是说，是将大气中的某种气体，例如二氧化碳气体，按照其在空气中的比例，计算出截面积与与密封罐相同的一定长度范围内的该某种气体的总体积，然后进行压缩后密封在长度为L的密封罐内。再通过对比辐射光经过等比例折算后的大气传输前后的能量在各谱段上的分布情况，最后经过归一化处理就可以得到各谱段的传输衰减系数。本专利技术多波段光辐射大气透过率实验室测试系统，通过辐射光源装置模拟产生多波段的辐射光，并将辐射光经过光阑、平行光产生装置、光学调制装置处理后，将辐射光转化为平行的正弦辐射光，模拟实际环境中远处照射来的辐射光，入射辐射光束照射到充满等比例压缩气体的密封罐装置，密封罐装置前、后方均设有光学窗口，辐射光经前光学窗口、充满的等比例压缩气体、后光学窗口·后，经过压缩水蒸汽和/或二氧化碳气体和/或臭氧气体的吸收或气溶胶粒子的散射，辐射光减弱，模拟了辐射光在大气传输中的衰减，经多波段光谱辐射计，探测器可以交替得到“所需的辐射源信号加外界噪声信号”和“外界噪声信号”，信号再由锁相放大器放大，把微弱的“所需的辐射源信号”从噪声信号起伏中检测出来，提高信噪比，从而实现信号采集。下面结合附图对本专利技术做以详细说明。实施例1图1、2和4显示了本专利技术的一种具体实施方式。图1为本专利技术的实施例的流程示意图。如图1所示，本专利技术的测试系统主要包括用于产生多波段辐射光的辐射光源装置1、光阑2、平行光产生装置3、光学调制装置4、模拟大气柱传输衰减装置5、多波段光谱辐射计6、锁相放大器7、信号发生器控制装置8以及数据采集装置9。所述用于产生多波段辐射光的辐射光源装置I在本实施例中采用腔型黑体辐射源，且在测试前需要对腔型黑体辐射源进行标定，得到其温度和发射谱段的关系。所述光阑2位于所述辐射光源装置I的前方，由所述辐射光源装置I产生的辐射光通过所述光阑2，所述光阑2可以遮挡大部分所述辐射光源装置I的壳体等外界背景辐射光干扰。所述平行光产生装置3位于所述光阑2的前方，在本实施例中采用反射式平行光管，用于将从所述光阑2透过的辐射光转化为平行的辐射光。由于在外场实际测量时，远处传来的辐射光都被视为是均匀的平行光，因此在本实施例中辐射光经本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多波段光辐射大气透过率实验室测试方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤i：由辐射光源装置产生辐射光；步骤ii：将辐射光转化为平行的正弦辐射光；步骤iii：将正弦辐射光由模拟大气柱传输衰减装置前方射入，后方射出；所述模拟大气柱传输衰减装置包括一个充有至少一种待测压缩气体的密封罐，密封罐前、后方均设有光学窗口；所述待测压缩气体为压缩到的密封罐内的，截面积与密封罐相同的一定长度范围内的大气中的某种气体；?步骤iv：对经过模拟大气柱传输衰减装置衰减的正弦辐射光进行数据采集和分析处理。

【技术特征摘要】
1.一种多波段光辐射大气透过率实验室测试方法，其特征在于，包括以下步骤步骤1:由辐射光源装置产生辐射光；步骤i1:将辐射光转化为平行的正弦辐射光；步骤ii1:将正弦辐射光由模拟大气柱传输衰减装置前方射入，后方射出；所述模拟大气柱传输衰减装置包括一个充有至少一种待测压缩气体的密封罐，密封罐前、后方均设有光学窗口 ；所述待测压缩气体为压缩到的密封罐内的，截面积与密封罐相同的一定长度范围内的大气中的某种气体；步骤iv :对经过模拟大气柱传输衰减装置衰减的正弦辐射光进行数据采集和分析处理。2.根据权利要求1所述的多波段光辐射大气透过率实验室测试方法，其特征在于，步骤ii具体为以光阑、平行光产生装置和光学调制装置，将辐射光转化为平行的正弦辐射光。3.根据权利要求1所述的多波段光辐射大气透过率实验室测试方法，其特征在于，步骤iv具体为以多波段光谱辐射计将经过所述模拟大气柱传输衰减装置衰减后的辐射光转化为电信号;以锁相放大器将所述多波段光谱辐射计输出的电信号放大；以数据采集装置对经过放大处理的电信号进行采集。4.根据权利要求1所述的多波段光辐射大气透过率实验室测试方法，其特征在于，所述密封罐由前至后设有多个分隔的内部密封罐，多个内部密封罐之间两端均设有可以让正弦辐射光透过的光学窗口...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐钰蕾，宋玉龙，万志，沈宏海，孙明超，李海星，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：