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本文旨在利用近年发展起来的标准探测器技术,实现可溯源到低温辐射计的光谱辐照度绝对定标,有效缩短标准传递链,提高光谱辐照度的绝对测量精度。首先提出了以标准传递探测器为基础的光谱辐照度绝对定标方案。采用可溯源到低温辐射计的陷阱式光功率探测器作为绝对量值的基准,以保证辐射功率精度。为准确测量探测器的绝对光谱响应率和滤光片光谱透过率,设计和研制了宽光谱比较系统,其优点是可以独立地评价十几种影响测量精度的不确定性因素。为了将离散波长辐照度拟合出连续光谱辐照度,发展了多次光谱迭代法。论文最后分析了整套方案各部分不确定性因素并对其进行评估。
本文讨论、测量、分析了宽光谱比较系统各项不确定度,包括系统线性、杂散光、稳定性等等。其中干涉滤光片光谱透过率最难准确测量,需要考虑的因素较多,因此在光路设计时:(1)采用单光路结构避免分束镜带来的分束比误差;(2)采用大面积离轴抛物面镜对定标光束精密整形,形成更加均匀的光斑,而且可以减小系统杂散光;(3)采用模块化的光学设计,有利于相对独立和更加准确地分析系统多种不确定性因素的来源和影响;(4)系统全部自动化设计,防止人为操作带来的测量误差,等等。这些措施主要保证系统测量的准确性,同时兼顾稳定性、易操作性和通用性。另外,系统采用可靠、成熟的机械设计,使得系统机械运行、定位方面的不确定性因素分析变得相对独立、简单。
本研究将离散绝对辐照度拟合为连续绝对光谱辐照度,这也是绝对光谱辐照度定标方案的重要环节。论文中采用了一种改进的光谱迭代法,该算法以黑体辐射作为物理模型,分别针对发射率和分布温度进行迭代,并采用嵌套迭代的方式保证三者在迭代过程中相互约束,在提高计算收敛速度的同时保证了拟合结果更加接近真实情况。另外在迭代过程中,理论光谱辐照度值与实测值进行比对时,不再采用传统的以某一波长辐照度值替代整个带宽内辐照度积分值的方法进行比对,而是以整个带宽内辐照度积分值与实测值进行比对,有效的减小了拟合误差。通过对测量的标准源辐照度值不确定度分析,合成不确定度优于2%,与国家传递标准的差异小于二者合成标准不确定度,验证了标准探测器不确定度分析的可靠性,同时也验证了以标准传递探测器为基础的光谱辐照度绝对定标方案的科学性和可行性。