[发明专利]基于标准探测器的高精度辐亮度基准的实现方法和装置

摘要

本发明涉及一种可见光波段新型基于标准探测器的高精度辐亮度基准的实现方法和装置。本发明以低温辐射计作为光辐射通量计量的初级基准，采用了基于光陷阱结构的多波段滤光片式辐亮度计，实现了低温绝对辐射计到Trap标准探测器的标准传递。本发明的多波段滤光片式辐亮度计结构紧凑、长期稳定性高，设计有精密恒温控制系统，可用于不同的环境温度中而测量精度不会降低，非常适合作为辐亮度的实验室基准加以长期保存或作为日常的工作标准加以使用，非常方便。可大大降低现有的辐亮度基准的不确定度，为辐射度学高精度计量基准的建立提供了一套全新的思路和方法。

主权项

1、一种基于标准探测器的高精度辐亮度基准的实现方法，包括以下步骤：(1)、设计一个多波段滤光片式辐亮度计，该滤光片式辐亮度计实际上由三部分组成：圆筒形的光阑筒部分、Trap探测器部分和电路采集控制部分，(2)、在圆筒形的光阑筒内依次安装视场光阑、去除杂散光光阑、孔径光阑和窄带干涉滤光片，然后将该光阑筒安装在一箱体上，箱体靠近窄带干涉滤光片一侧安装有一个多面体结构的Trap骨架，Trap骨架的紧贴光阑筒的面上留有一个圆形的光入射孔，其余三个面每个面上分别固定有一个硅光电二极管，设定这三个面分别为底面，左侧面，右侧面，这三个面的位置关系为：光入射孔所在平面与底面垂面，右侧面与光入射孔所在平面成45度夹角，且右侧面与底面垂直，左侧面与底面成45度夹角，左侧面与光入射孔所在平面垂直，固定在Trap多面体骨架上的三个硅光电二极管在电路上采用并联连接方式，三个并联光电二极管所输出的光电流信号，经前放电路作I-V变化和放大，转变为电压信号，再经信号调理电路预处理后送入由单片机系统控制的A/D转换和信号处理单元部分，(3)、在(1)、(2)中所述的辐亮度计中的多面体结构Trap骨架及其后端的运放电路部分共同构成了一个光陷阱结构的Trap探测器；在可见光波段范围内选定几个波长激光，在各波长点上，利用低温绝对辐射计和HP34970A6.5位数字电压表分别测量进入光陷阱结构Trap探测器的入射激光辐射通量和Trap探测器的输出电压信号，建立光陷阱结构Trap探测器在各个波长点上的输入光辐射通量和其输出电压之间的一一对应关系，通过内差和外推，计算得到Trap探测器在整个可见光波段内的绝对光谱响应率；经过上述低温绝对辐射计的绝对标定，Trap探测器就成为了一个光辐射功率标准探测器；(4)、根据辐射功率和辐射亮度的定义，辐射功率(辐射通量)φ是指单位时间dt通过某空间位置辐射能dQ，有：φ＝dQ/dt；辐射亮度L是指离开、到达或者穿过某一表面单位立体角dΩ、单位投影面积dScosθ上的辐射通量dФ，有：L＝dφ/dΩ·dS·cosθ；比较辐射通量和辐射亮度定义式的区别，可以看出，相对于辐射通量，辐射亮度的定义式中仅多了一个几何因子(dΩ·dS·cosθ)，而该几何因子实际上是由入射孔径和立体角共同决定的；即，辐亮度的测量相对于辐射通量的测量仅多了一个由入射孔径和立体角共同决定的几何因子的精确测定；因此，在Trap光功率标准探测器入射光路前方引入一个能限制入射孔径和立体角的圆筒形的光阑筒，并对该入射孔径和立体角进行精确测定后，通过公式严格计算，就可使Trap光辐射功率标准探测器转变为辐亮度标准探测器；(5)、在实测某朗伯特性目标时，通过温控系统，将辐亮度标准探测器温度控制在(3)中Trap光功率标准探测器相对于低温辐射计作绝对功率标定时的温度，至此，基于标准探测器的辐亮度标准建立完成。