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绝对辐射计溯源至低温辐射计实验测试

光学学报 2022年第5期42卷 105-110页

作者：张俊超徐楠许宁孟海凤刘文德蔡川张碧丰满帅王萌李因亮熊利民中国计量科学研究院光学与激光计量科学研究所北京100029

开展了绝对辐射计溯源至低温辐射计的计量技术研究。选用激光作为光源,采用光斑非全覆盖绝对辐射计接收面的辐射功率模式进行校准实验。利用溯源至低温辐射计的陷阱探测器作为标准器定标激光器功率,然后通过替代法将量值传递至绝对辐射... 详细信息

开展了绝对辐射计溯源至低温辐射计的计量技术研究。选用激光作为光源,采用光斑非全覆盖绝对辐射计接收面的辐射功率模式进行校准实验。利用溯源至低温辐射计的陷阱探测器作为标准器定标激光器功率,然后通过替代法将量值传递至绝对辐射计。通过绝对辐射计光阑面积校准,实现激光功率与绝对辐射计测量辐照度的转化。通过对陷阱探测器的校准、绝对辐射计锥腔不同位置空间响应均匀性、锥腔的波长选择性等特性的分析,对实验所用绝对辐射计校准不确定度进行了详细评估,得到的校准不确定度为0.86%(包含因子k=2)。

关键词：测量绝对辐射计低温辐射计量值溯源测量不确定度

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太阳辐照度绝对辐射计的定标新方法

红外与激光工程 2016年第9期45卷 149-155页

作者：衣小龙方伟李叶飞叶新王玉鹏中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 中国科学院大学北京100049 上海卫星工程研究所上海200240

为了扩展动态测量范围,提高对较低的激光功率的测量不确定度,对太阳辐照度绝对辐射计的测量方法进行了研究与改进。首先,重复测量各个激光功率的响应度,分析由响应度引入的系统误差对测量不确定度的影响;其次,提出改进的测量方法,通过... 详细信息

为了扩展动态测量范围,提高对较低的激光功率的测量不确定度,对太阳辐照度绝对辐射计的测量方法进行了研究与改进。首先,重复测量各个激光功率的响应度,分析由响应度引入的系统误差对测量不确定度的影响;其次,提出改进的测量方法,通过两次电定标实时修正光功率附近小功率区间的响应度;最后,使用新方法和传统方法测量各个功率的激光,比较测量不确定度。实验结果表明:根据宽功率区间获得的响应度的相对不确定度为2.7%,测量较低的激光功率时,不可忽略由响应度引入的误差。当激光功率低于20 m W时,改进方法的相对测量不确定度仍为0.1%,具有更好的稳定性,补偿了响应度误差。因此,电定标与光定标差距非常大,不具备可比性,需两者结合实现全动态范围定标;该方法可以扩展动态测量范围,对于定标太阳辐照度绝对辐射计具有重要意义。

关键词：测量不确定度绝对辐射计响应度激光功率定标

真空环境中太阳辐照度绝对辐射计腔温响应的变化及其影响

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光学学报 2013年第9期33卷 185-190页

作者：杨振岭方伟宋宝奇骆杨王玉鹏中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033

为了考察真空环境对太阳辐照度绝对辐射计辐射测量值及其对世界辐射基准修正系数的影响,提高在轨辐射测量值向世界辐射基准的溯源精度,改善不同仪器在轨辐射量值的一致性,进行了真空环境中太阳辐照度绝对辐射计腔温响应变化及其影响的... 详细信息

为了考察真空环境对太阳辐照度绝对辐射计辐射测量值及其对世界辐射基准修正系数的影响,提高在轨辐射测量值向世界辐射基准的溯源精度,改善不同仪器在轨辐射量值的一致性,进行了真空环境中太阳辐照度绝对辐射计腔温响应变化及其影响的测量和评估。真空环境中,由于缺少了空气对流这一传热途径,使得在相同的加热功率下,辐射计腔温响应的时间常数变长,并且平衡温度升高,导致辐射计黑体腔响应度明显降低。在真空和空气中,对相同的测量目标进行辐射测量,结果表明由于真空中黑体腔时间常数和响应度的变化,导致测量的辐射功率有0.15%的相对偏差,进而造成真空环境中的辐射测量值向世界辐射基准的修正系数发生0.15%的相对变化。

关键词：测量温度响应绝对辐射计太阳总辐照度世界辐射基准

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紫外辐照对绝对辐射计锥腔吸收率的影响

光学精密工程 2006年第5期14卷 775-780页

作者：方伟王玉鹏中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室吉林长春130033 中国科学院研究生院北京100049

为了研究紫外辐照对星载太阳辐射监测仪的绝对辐射计锥腔吸收率的影响,进行了实验室模拟测量实验。用相当于太阳紫外辐照总量的汞灯照射绝对辐射计的锥腔,定期用可同时测量镜、漫反射率的全半球反射比吸收率测量装置测量其吸收率,监测... 详细信息

为了研究紫外辐照对星载太阳辐射监测仪的绝对辐射计锥腔吸收率的影响,进行了实验室模拟测量实验。用相当于太阳紫外辐照总量的汞灯照射绝对辐射计的锥腔,定期用可同时测量镜、漫反射率的全半球反射比吸收率测量装置测量其吸收率,监测其随时间变化情况。实验结果表明:太阳辐射监测仪在风云三号卫星上例行工作一年接收的紫外辐射量,使其吸收率下降0.002%,最大下降0.003%,该结果同国外星上测量结果基本一致。本实验反映出紫外辐照对绝对辐射计锥腔的吸收率是有影响的,可为将来的星载太阳辐射监测仪优化、实验、测量和校正提供必要的参考。

关键词：太阳辐射监测仪绝对辐射计锥腔紫外辐照吸收率

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双锥腔互补偿型绝对辐射计

光学精密工程 2007年第11期15卷 1662-1667页

作者：王玉鹏方伟弓成虎禹秉熙中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室

介绍了一种双锥腔互为补偿的新型绝对辐射计(DCICAR)。采用和导热帽檐一体成型的锥腔,微型铂电阻作温度传感器,双锥腔肩并肩放置,面对相同的视场和热环境,且一直维持相同的温度,传导、对流和热耗散情况相同,以互为补偿方式工作。测量结... 详细信息

介绍了一种双锥腔互为补偿的新型绝对辐射计(DCICAR)。采用和导热帽檐一体成型的锥腔,微型铂电阻作温度传感器,双锥腔肩并肩放置,面对相同的视场和热环境,且一直维持相同的温度,传导、对流和热耗散情况相同,以互为补偿方式工作。测量结果表明:测量重复性可达0.05%,用参加2005年在世界辐射中心(WRC)举办的第十届国际日射计比对IPC-X的SIAR-2c作为传递基准,本文研制的DCICAR的A#通道相对世界辐射参考(WRR)的校正因子为0.99973,B#通道的校正因子为0.99917,均与WRR在0.1%以内相符。该仪器提高了双腔补偿效果,且灵敏度高,时间常数小,双腔测量结果可相互比对验证,降低了绝对辐射计的测量不确定度。

关键词：辐射测量双锥腔互补偿绝对辐射计比对

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小视场绝对辐射计视场测量及修正项计算

光学精密工程 2013年第4期21卷 870-875页

作者：杨振岭方伟王凯姜明宋宝奇中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033

风云三号A星和B星上搭载的太阳辐射监测仪由于视场较大而引入较多不确定因素,因此风云三号C星太阳辐射监测仪采用小视场绝对辐射计来跟踪太阳测量。本文研究了小视场绝对辐射计视场带来的修正因素。计算了C星太阳辐射监测仪由视场光栏... 详细信息

风云三号A星和B星上搭载的太阳辐射监测仪由于视场较大而引入较多不确定因素,因此风云三号C星太阳辐射监测仪采用小视场绝对辐射计来跟踪太阳测量。本文研究了小视场绝对辐射计视场带来的修正因素。计算了C星太阳辐射监测仪由视场光栏和主光栏确定的视场大小;基于此视场计算值,给出了仪器辐照度测量值随光源入射角变化的理论曲线;并且利用实验室搭建的视场测量装置,对此变化曲线进行了实际测量。结果表明,测量曲线与理论曲线的相对偏差平均为1%～2%,接近测量装置的极限精度,从而验证了视场计算值的准确性。利用计算视场评价了在轨测量时辐射计与冷空间背景的辐射交换修正项,结果显示,小视场会对太阳辐射测量产生2.023 W/m2的冷空间背景修正,相对太阳辐照度测量精度要求,修正项计算标准差可以忽略。

关键词：太阳辐射监测仪绝对辐射计视场测量辐射交换

卫星上绝对辐射计观测太阳时与太空的辐射交换

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光学学报 2005年第8期25卷 1048-1052页

作者：禹秉熙方伟王玉鹏中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室长春130031

分析了卫星上用宽视场绝对辐射计(常温300K)观测太阳时与其视场内太空冷背景(4K)的辐射交换,它实际上是辐射计的接收腔向太空发射辐射,相当于辐射计接收了“负辐射”。视场宽时太空背景的这一“负辐射”量是不能忽略的,由于观测太阳(其... 详细信息

分析了卫星上用宽视场绝对辐射计(常温300K)观测太阳时与其视场内太空冷背景(4K)的辐射交换,它实际上是辐射计的接收腔向太空发射辐射,相当于辐射计接收了“负辐射”。视场宽时太空背景的这一“负辐射”量是不能忽略的,由于观测太阳(其视角很小为32′)的同时接收了充满其视场的太空“负辐射”,因此直接测得的数据比实际太阳辐射量值要小,需要加上这一“负辐射”量才能得到真正太阳辐射量值。研究出了用电功率补偿三步测量工作流程同时测量这一“负辐射”量和太阳辐照度的方法。在神州三号飞船轨道舱太阳常数监测器上的宽视场绝对辐射计采用这种工作流程测量了太阳辐照度,测得太空背景的“负辐射”值同计算值相同。

关键词：空间光学测量与计量太阳辐照度辐射交换太空绝对辐射计

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绝对辐射计参数测量的实现

计算机测量与控制 2009年第10期17卷 1892-1894页

作者：杨东军方伟叶新弓成虎王玉鹏中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室吉林长春130033 中国科学院研究生院吉林长春130033

绝对辐射计以入射光和电功率加热交替定标的方式来测量光辐照度,探测器对温度变化的响应速度(由时间常数确定),探测器所能检测的最小辐照度等都是绝对辐射计的重要参数,这些参数是评定探测器质量优劣的标准,也是影响绝对辐射计测量结果... 详细信息

绝对辐射计以入射光和电功率加热交替定标的方式来测量光辐照度,探测器对温度变化的响应速度(由时间常数确定),探测器所能检测的最小辐照度等都是绝对辐射计的重要参数,这些参数是评定探测器质量优劣的标准,也是影响绝对辐射计测量结果的重要因素。用新的电子学系统,在自测试过程中,通过加热丝的低功率加热和高功率加热两个阶段的测试,分析计算得出了探测器的时间常数、响应度、噪声、最小可探测辐照度和测量灵敏度等指标,结果表明探测器的时间常数为11.24s,响应度为3.2145×10-3,测量灵敏度为0.0700Wm-2,各参数满足绝对辐射计测量太阳辐照度的要求。

关键词：绝对辐射计时间常数电定标灵敏度

双锥腔互补偿型绝对辐射计的测量不确定度分析

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计量学报 2009年第4期30卷 312-316页

作者：方伟王玉鹏禹秉熙中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室吉林长春130033 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室吉林长春130033 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室吉林长春130033

由双锥腔互补偿型绝对辐射计(DCICAR)的热平衡方程,推导并建立了评定测量不确定度的数学模型.讨论了主要的不确定度来源,对在航天器上测量一个太阳常数(1367 W/m2)时的各个不确定度分量分别进行了计算,包括工作腔替代加热丝电阻、加热... 详细信息

由双锥腔互补偿型绝对辐射计(DCICAR)的热平衡方程,推导并建立了评定测量不确定度的数学模型.讨论了主要的不确定度来源,对在航天器上测量一个太阳常数(1367 W/m2)时的各个不确定度分量分别进行了计算,包括工作腔替代加热丝电阻、加热丝所加电压、腔吸收率、视场同环境的辐射交换、日地距离校正等,最后得到的合成标准不确定度为0.77 W/m2,扩展不确定度为1.5 W/m2(ρ=0.95).

关键词：计量学绝对辐射计不确定度太阳常数