深空檢測AOTF紅外成像光譜儀系統(tǒng)定標技術(shù)研究.pdf

1、光譜探測是分析物質(zhì)成分的主要方法之一，系統(tǒng)定標是光譜儀研制及推廣應(yīng)用的必要條件。自從成像光譜儀于二十世紀80年代開始在多光譜遙感成像技術(shù)的基礎(chǔ)上誕生以來，研究人員就開始了光譜定標、輻射定標、系統(tǒng)評價等方面的研究。新型分光器件——聲光可調(diào)諧濾波器(Acousto-Optic Tunable Filter,AOTF)首先用作航天光譜探測的分光器件，被認為是20世紀90年代光譜儀最突出的進展，也常被稱作第五代分光技術(shù)。AOTF可以通過改變射頻

2、驅(qū)動信號的頻率來調(diào)整輸出衍射光的波長，具有體積小、重量輕、可編程、響應(yīng)快速、穩(wěn)固易于集成以及較強的環(huán)境適應(yīng)能力等特點，在深空探測領(lǐng)域應(yīng)用中具備優(yōu)勢。
　　 國內(nèi)基于聲光可調(diào)諧濾波器的光譜儀器起步比較晚，特別在其空間應(yīng)用方面。針對深空光譜探測應(yīng)用，我國正在開展AOTF紅外成像光譜儀的研制，其系統(tǒng)評價及數(shù)據(jù)應(yīng)用需要解決其精細定標問題，地面檢測及驗證其在空間惡劣環(huán)境中的特性，迫切需要開展深空探測AOTF紅外成像光譜儀的系統(tǒng)定標技術(shù)研究

3、。論文以深空探測應(yīng)用背景下的AOTF成像光譜儀定標技術(shù)為研究對象，具體研究新型AOTF分光器件的性能檢測、AOTF成像光譜儀定標及空間寬溫度環(huán)境下的響應(yīng)特性，特別針對凝視型成像、射頻光譜調(diào)制分光、溫度效應(yīng)機理進行具體分析，在此基礎(chǔ)上建立AOTF紅外成像光譜儀的光譜、輻射定標及數(shù)據(jù)預(yù)處理的理論基礎(chǔ)及切實可行的工程方法。
　　 本文的主要工作及創(chuàng)新點如下:
　　 1.深空探測應(yīng)用背景的AOTF成像光譜儀系統(tǒng)定標方法及工程實施

4、。
　　 基于AOTF射頻調(diào)制分光機理及空間應(yīng)用特點，建立AOTF分光型成像光譜儀的定標方法，并完成了相應(yīng)專用定標設(shè)備的研制。該方法及相應(yīng)的定標設(shè)備已應(yīng)用在月表探測用成像光譜儀VNIS研制及定標中，驗證了定標方法的可行性，定標設(shè)備的有效性。該系統(tǒng)定標方法，在國內(nèi)外文獻中未見報道，具有創(chuàng)新。
　　 2.新型分光器件AOTF電光性能精細檢測方法及設(shè)備研制。
　　 在對AOTF分光特性具體分析的基礎(chǔ)上，形成AOTF電光

5、精能精細檢測方法，并以此為基礎(chǔ)完成AOTF性能檢測系統(tǒng)的研制。檢測方法及檢測系統(tǒng)的研制，不但直接應(yīng)用于月表探測用成像光譜儀VNIS的系統(tǒng)定標，而且還應(yīng)用于我國國產(chǎn)可見及紅外AOTF分光器件的設(shè)計與生產(chǎn)過程中。相應(yīng)檢測方法及設(shè)備是在國內(nèi)外現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上的創(chuàng)新，方法更先進，檢測設(shè)備性能更優(yōu)。
　　 3.復(fù)雜溫度環(huán)境下的AOTF紅外成像光譜儀溫度響應(yīng)特性研究及預(yù)處理模型。
　　 基于AOTF紅外成像光譜儀的光電響應(yīng)模型，在對紅

6、外探測器、電子學(xué)及AOTF的溫度特性具體分析及試驗驗證的基礎(chǔ)上，建立了復(fù)雜溫度環(huán)境下AOTF成像光譜儀的溫度影響數(shù)理模型。以月面探測應(yīng)用VNIS的具體對象，形成了溫度響應(yīng)預(yù)處理模型及相應(yīng)軟件，并試驗驗證了該模型的可行性及有效性。該溫度響應(yīng)特性模型在國內(nèi)外未有相似文獻報道。
　　 總之，深空探測AOTF紅外成像光譜儀系統(tǒng)定標技術(shù)研究不但可為AOTF紅外成像光譜儀在月球、火星、金星等深空行星探測的進一步應(yīng)用提供技術(shù)支持，同時也可為其