[发明专利]一种热红外光谱仪内部杂散辐射的测试方法

说明书

本发明公开了一种热红外光谱仪内部杂散辐射的测试方法，使用黑体分别对探测器的全响应波段和热红外光谱仪的光谱通道在一个积分时间下进行辐射测试，通过该方法对探测器和光谱仪分别进行一次测试，即可测量系统当前状态下的内部杂散辐射等效的灰度值和辐射通量，结合测试时的光机温度可得到任意积分时间和任意光机温度下热红外光谱仪的内部杂散辐射的灰度值和辐射通量。本发明所述的方法简单，且能够有效解决热红外光谱仪内部杂散辐射严重影响系统辐射精度和系统定量化的问题，适用于实际工程应用。

技术领域

本发明涉及遥感仪器的定量化测试领域,特别涉及到一种热红外光谱仪杂散辐射的测试方法。

背景技术

热红外光谱仪进行光谱分光的过程中将信号光分为数十个至上百个波段，由于光机自身辐射产生的内部杂散辐射较强，信号的强度较传统成像仪器更加微弱，造成系统信噪比、有效动态范围较小，曝光时间难以提高等问题；并且内部杂散辐射随温度升高而增大，严重影响系统辐射精度和系统定量化。因此，热红外光谱仪的内部杂散辐射的测量和定标对内部杂散辐射的研究是尤为重要的。

国外已研制多台较为经典的热红外成像光谱仪器，现有报道的热红外成像光谱仪如AHI、LWHIS、QWSET、MAKO等；而国内受制于缺少性能优越的探测器等原因，在热红外光谱仪的设计和测试方面的研究较为有限。国外报道的设备大多对光谱仪采用深低温(15K～100K)制冷的方式对内部杂散辐射进行了有效抑制，对内部杂散辐射进行定标测量的需求较低。然而，近年来，在国外商业公司的推动下，热红外光谱仪的发展向非深低温制冷、大视场、轻量化的方向发展，光机系统温度的升高及内壁面积和复杂程度增加，使内部杂散辐射的测量和抑制的问题重新凸显，需要对内部杂散辐射建立有效的模型和可行的分析测试方法。

现有热红外光谱仪内部杂散辐射分析测试方法主要为仿真分析法，这类方法利用计算机软件对内部杂散辐射进行建模分析，常用的软件有TracePro、Lighttools、ASAP、FRED等，软件分析方法主要基于蒙特卡洛法、光线追迹法、近轴计算法等。这类方法的优势在于操作简单、成本低、周期短等优点。然而，建模采用的参数如光机结构的表面参数、发射率及光学镜面的折反射参数等均为理想值，与实际系统的参数值存在差别，影响了仿真结果的精度，难以精确反映系统内部杂散辐射。因此，在实际工程应用中，需要采用实验定标测量的方法更加准确地测量热红外光谱仪的杂散辐射。

发明内容

本发明目的在于提出了一种热红外光谱仪系统内部杂散辐射的测试方法为解决实际工程应用中，热红外光谱仪内部杂散辐射定标严重影响系统辐射精度和系统定量化的问题。

为此，本发明提出如下技术方案：

一种热红外光谱仪内部杂散辐射的测试方法，如图1所示，在一定积分时间下分别对装有探测器的热红外光谱仪的单一光谱通道以及探测器的全响应波段进行测试，定量出热红外光谱仪内部杂散辐射的输出灰度值和辐射通量，具体包括如下步骤：

1)在一定积分时间t₀下，利用黑体对探测器全响应波段进行单独测试，获取探测器输出灰度值：

其中，B₀为探测器中与黑体信号无关的偏置，G₀为积分时间为t₀时探测器对入射辐亮度的响应，为工作温度为T_black的黑体在探测器工作波段λ₁～λ₂发射出的辐射亮度，h_det1为探测器产生的与积分时间有关的偏置，h_det2表示探测器与积分时间无关的固有偏置；

2)将上述的探测器加装在热红外光谱仪上，再利用黑体在相同的积分时间t₀下对整体系统单一光谱通道进行测试，获取整体系统输出灰度值：