[发明专利]一种天空偏振光的辐射光谱测量系统

说明书

技术领域

本发明是一种天空偏振光的辐射光谱测量系统，属于光学电子测试技术领域，适用于天空偏振光的测量及其时空分布规律分析。

背景技术

传统偏振测量系统大多都采用光辐射探测方法，即获取特定目标的辐射强度，再利用光的偏振来对目标探测。这些测试系统能实现某一固定目标的偏振测量及天空偏振光的时间分布分析等工作，但由于设计限制，测试目标的方位角及高度角无法方便的进行调整，因此无法实现天空任意角度方位的偏振测量及大气偏振的空间分布分析等工作。如安徽光机所的PVF021型光谱偏振辐射计(孙晓兵，洪津，乔延利.大气散射辐射偏振特性测量研究[J].量子电子学报.2005，22(1)：111～115)，能够获得当仪器对准天顶时的天空偏振光谱随着时间的变化规律，但无法测得某一时刻天空偏振光的空间分布规律。

而Michael L.Brines在其论著中也介绍了一种扫描式辐射偏振测量系统(M.L.Brines andJ.L.Gould，“Skylight polarization patterns and animal orientation，”J.Exp.Biol.96，69-91(1982).)，文中所述的系统采用了波片装置设计，使得该系统只能测得可见光范围内的3个特定光谱波长下(350nm、500nm、650nm)的天空偏振光的辐射光谱及其空间分布规律，因此该系统是受到测量方式的影响，一次只能获得几个波段下的天空偏振光信息，却无法获得较高分辨率的连续光谱下的天空偏振光信息。

此外，常见的还有一些全天空偏振成像仪器，如G.Horváth在其一系列的论著中介绍的单镜头旋转式全天空成像偏振计(J.Gál，G.Horváth，V.B.Meyer-Rochow，and R.Wehner，“Polarization patterns of the summer sky and its neutral points measured by full-sky imagingpolarimetry in Finnish Lapland north of the Arctic Circle，”Proc.R.Soc.Lond.A 457，1385-1399(2001).)、三镜头三照相机的同步全天空成像偏振计(G.Horváth，A.Barta，and J.Gál et al.“Ground-based full-sky imaging polarimetry of rapidly changing skies and its use for polarimetriccloud detection，”Appl.Opt.41，543-559(2002).)等测试仪器，由于都采用了相机胶片作为记录设备，也只能测得3个特定光谱波长下(450nm、550nm、650nm)天空偏振信息。它们获得的只是某些特定光谱波长下的天空偏振光信息，不能对天空偏振光实现连续光谱的测量，光谱分辨率较低，不能满足对天空偏振光的辐射光谱的测量与特性分析。

发明内容

本发明要解决的技术难题是：解决现有偏振测量系统角度调整困难、光谱分辨率低及不便于天空偏振光的全光谱测量等问题，本发明所述的测量系统可以方便的调整并记录天空偏振测量时的测试方位角及测试高度角。本发明的测量系统在获得偏振信息的同时，还能够记录连续、完整的辐射光谱数据及曲线。利用该测试系统既可以实现对空间目标的偏振测量及时间分布规律分析，又可以完成全天空偏振信息的测量以及偏振信息与光谱信息的时间及空间分布规律分析等工作。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种天空偏振光的辐射光谱测量系统，它由偏振测量头I、望远光学系统II、光纤光谱仪系统III和计算机11组成；组装偏振测量头I时，将圆柱形旋转头2安装于接口一3的内侧，稍微拧紧紧固螺钉14，然后将圆片状的偏振片1摆放在旋转头2的内腔，用环形压圈12压紧并通过两颗螺钉13固定在旋转头2上；将赤道仪5安装在三角支架6上，再将折射式望远镜4安装于赤道仪的上方，完成望远光学系统II的搭建；将抗紫外光纤9的后端连接在光谱仪10上，然后将余弦校正器8安装于抗紫外光纤9的前端，再将余弦校正器8的探头端插入接口二7并拧紧紧固螺钉17，使余弦校正器8的探头端与目镜的出瞳位置重合，完成光纤光谱仪系统III的组装；然后通过接口一3，将偏振测量头I安装于折射式望远光学系统II的前端，并拧紧紧固螺钉15，再通过接口二7将光纤光谱仪系统III安装于望远光学系统II的后端并拧紧紧固螺钉16，最后将光谱仪10通过USB接口与计算机11相连，并开启电源，进行天空偏振光的辐射光谱测量。