本实用新型专利技术公开了基于多通道滤光辐射计的数据采集装置，包括积分球，积分球包括输入端口、输出端口，还包括通道切换结构和光路探测结构，其中：所述通道切换结构包括依次设置的辐亮度筒、固定圆板、滤光片轮、步进电机；所述光路探测结构包括金属屏蔽筒，所述金属屏蔽筒内部设置光电探测器、运算放大器，本实用新型专利技术解决了现有技术存在的轨定标设备随着使用时间的增长，以及自然环境、仪器损耗等因素的影响，导致仪器的响应的精度难以满足实际测量的要求的问题，提供基于多通道滤光辐射计的数据采集装置，其应用时轨定标设备在轨场地定标以卫星过定标场地和大气辐射特性同步观测时，采集获取载荷接受的辐射量，实现实时校准载荷目标。
【技术实现步骤摘要】
基于多通道滤光辐射计的数据采集装置
本技术涉及卫星光学辐射检测领域，具体涉及基于多通道滤光辐射计的数据采集装置。
技术介绍
卫星光学遥感器在轨运行期间，受到空间环境、元器件老化等因素的影响，其相应特性会不可避免地和持续性地发生变化。在过去30年里，国内外已逐步并成功实施了在轨场地定标和星上定标两种的发射后定标技术手段，以周期性的确定和矫正遥感器响应特性的变化。在轨场地定标以卫星过定标场地和大气辐射特性同步观测作为基本手段，借助辅助传输模型获取载荷接受的辐射量，实现实时校准载荷目标。在轨场地定标主要利用地球表面大面积范围内性状稳定的地物目标，实现光学遥感器辐射定标。在卫星过境时，测量出地表反射率和大气透过率参数，利用辐射传输模型计算到达卫星光学遥感器入瞳处的光谱辐亮度。场地定标可以实现与遥感器运行状态等条件(全孔径、全视场、全动态范围)的绝对校正，可提供光学遥感器整个寿命期间的定标，以及对光学遥感器进行精度检验和对一些数据处理算法模型进行正确性检验。太阳辐射计和地物光谱仪是在轨定标的主要设备。太阳辐射计主要用来测量太阳光谱特性的仪器，可用于测量不同波长的太阳辐射、太空散射和地面反射太阳总辐射等辐射量。通过测量太阳直接辐射和天空光角散射特性的光谱特性，可得到各个波长的光学厚度，并计算出大气浑浊度。地物光谱仪主要利用太阳辐射作为照明光源，利用响应度定标数据，可测量并获得地物目标的光谱辐亮度。利用漫反射参考板对比测量，可获得目标的反射率和光谱信息。通过这对经过标定的漫反射、漫射照度光谱信息并结合相应的机械装置，可获得地面目标的BRDF方向光谱信息参数。然而，上述设备存在随着使用时间的增长，以及自然环境、仪器损耗等因素的影响，导致仪器的响应的精度难以满足实际测量的要求，从而对实验测量的准确度和可靠性产生影响。为了确定仪器的工作状态、性能和反演精度，可在实验室内针对仪器的数据采集装置，从而进行后续工作，如对仪器进行周期的校准，提升仪器的定标精度。
技术实现思路
本技术解决了现有技术存在的轨定标设备随着使用时间的增长，以及自然环境、仪器损耗等因素的影响，导致仪器的响应的精度难以满足实际测量的要求的问题，提供基于多通道滤光辐射计的数据采集装置，其应用时轨定标设备在轨场地定标以卫星过定标场地和大气辐射特性同步观测时，采集获取载荷接受的辐射量，实现实时校准载荷目标。本技术通过下述技术方案实现：基于多通道滤光辐射计的数据采集装置，包括积分球，积分球包括输入端口、输出端口，还包括通道切换结构和光路探测结构，其中：所述通道切换结构包括依次设置的辐亮度筒、固定圆板、滤光片轮、步进电机，所述固定圆板的端面上设置固定轴，固定轴与固定圆板端面垂直且穿过固定圆板的圆心，滤光片轮被设置为可沿所述固定轴转动，所述滤光片轮端面上距离所述固定轴距离相等的位置分别设置第一定位孔、第二定位孔、第三定位孔、第四定位孔、第五定位孔、第六定位孔、第七定位孔、第八定位孔、第九定位孔、第十定位孔、第十一定位孔、第十二定位孔，所述第一定位孔、第二定位孔、第三定位孔、第四定位孔、第五定位孔、第六定位孔、第七定位孔、第八定位孔、第九定位孔、第十定位孔内分别设置滤光片，所述第十一定位孔内设置反射镜，所述固定圆板端面上设置第零定位孔，所述第零定位孔被设置为与第一定位孔距离固定轴的距离相等，所述辐亮度筒两端开口，所述辐亮度筒的光输入端与积分球的输出端口连接，光输出端与所述第零定位孔连接，所述步进电机的转轴上设置齿轮，齿轮与所述滤光片轮匹配；所述光路探测结构包括金属屏蔽筒，金属屏蔽筒围绕所述固定圆板设置，金属屏蔽筒沿远离积分球的方向延伸，所述金属屏蔽筒内部设置光电探测器、运算放大器，所述光电探测器设置在滤光片轮远离固定圆板的一面，所述光电探测器的光敏输入端设置在第一定位孔和第零定位孔的连线上，所述光电探测器的输出端与运算放大器的同相输入端连接。本技术通过通道切换结构实现将不同波长的滤光片切换应用于辐射量采集的过程中，根据所需的波长控制步进电机将不同波段的滤波片对准采集光路上，同时通过光路探测结构将光信号转换为电信号输出，完成辐射量数据的采集过程，技术人员可以通过，采集获取载荷接受的辐射量，实现实时校准载荷目标。为了提升光路采集时的光通量，基于多通道滤光辐射计的数据采集装置，所述辐亮度筒内部依次设置光输入端、视场光阑、孔径光阑、聚焦透镜和光输出端。通过视场光阑、孔径光阑保证视场内物点发出的光线只要通过孔径光阑，就可以不受遮挡地通过整个光路。再在光阑后加上聚焦透镜，能更好的接受能量。为了提升光电探测器的信噪比、改善稳定性，基于多通道滤光辐射计的数据采集装置，所述光电探测器采用硅光电二极管。采用NEP较小的硅光电二极管能够提高信噪比，降低噪声。为了增强采集光路上的光强精度，基于多通道滤光辐射计的数据采集装置，所述视场光阑和孔径光阑采用铍铜合金材料制成。视场光阑和孔径光阑选用了线膨胀系数较小的铍铜加工，有效的防止由于光阑变形造成的入射光光通测量误差。为了进一步提升采集数据的精度，基于多通道滤光辐射计的数据采集装置，所述金属屏蔽筒内设置散热装置，散热装置包括散热铜片和风扇，散热铜片与所述光电探测器接触，因为光束偏离垂直方向角度很大，会直接影响到所测得的透过率曲线形状，导致曲线形状严重变形，环境温度的变化，对滤光片透过率测量曲线也有影响。当温度升高时，其中心波长会向长波方向漂移；温度降低时，中心波长向短波方向漂移，光电探测器直接和散热铜片接触在一起，增大与环境的接触面积，再通过风扇进行吹风，增大空气循环力度，使得探测时的温度稳定在某一温度上。为了防止环境因素对光采集时透过率的影响，基于多通道滤光辐射计的数据采集装置，所述第一定位孔、第二定位孔、第三定位孔、第四定位孔、第五定位孔、第六定位孔、第七定位孔、第八定位孔、第九定位孔、第十定位孔内的滤光片前后设置密封玻璃片。滤光片前后设置玻璃片进行密封，防止灰尘和湿度等环境因素对其透过率的影响。进一步的，所述的基于多通道滤光辐射计的数据采集装置，所述步进电机采用偏心步进电机。滤光片的旋转是通过步进电机进行触发驱动，采用偏心步进电机的好处在于只用小的扭矩就能实现滤光片轮的旋转，并且通过增加旋转步距可降低电机的旋转精度。为了方便对入射光位置的调节，基于多通道滤光辐射计的数据采集装置，所述金属屏蔽筒下方设置托架，托架下方设置移动平台，移动平台包括水平移动平台和垂直移动平台。当积分球的输出端口与辐射光筒的位置有偏差时，可以通过移动平台进行调节校正。本技术与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：1、本技术在轨定标设备在轨场地定标以卫星过定标场地和大气辐射特性同步观测时，采集获取载荷接受的辐射量，实现实时校准载荷目标。2、本技术解决了轨定标设备存在随着使用时间的增长，以及自然环境、仪器损耗等因素的影响，导致仪器的响应的精度难以满足实际测量的要求，从而对实验测量的准确度和可靠性产生影响的问题。3、本技术可以确定轨定标设备的工作状态、性能和反演精度，可在实验室内针对仪器的数据采集装置，从而进行后续工作，如对仪器进行周期的校准，提升仪器的定标精度。附图说明此处所说明的附图用来提供对本技术实施例的进一步理解，构本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于多通道滤光辐射计的数据采集装置，包括积分球(1)，积分球(1)包括输入端口(11)、输出端口(12)，其特征在于，还包括通道切换结构和光路探测结构，其中：所述通道切换结构包括依次设置的辐亮度筒(2)、固定圆板(3)、滤光片轮(4)、步进电机(5)，所述固定圆板(3)的端面上设置固定轴(32)，固定轴(32)与固定圆板(3)端面垂直且穿过固定圆板(3)的圆心，滤光片轮(4)被设置为可沿所述固定轴(32)转动，所述滤光片轮(4)端面上距离所述固定轴(32)距离相等的位置分别设置第一定位孔(41)、第二定位孔(42)、第三定位孔(43)、第四定位孔(44)、第五定位孔(45)、第六定位孔(46)、第七定位孔(47)、第八定位孔(48)、第九定位孔(49)、第十定位孔(410)、第十一定位孔(411)、第十二定位孔(412)，所述第一定位孔(41)、第二定位孔(42)、第三定位孔(43)、第四定位孔(44)、第五定位孔(45)、第六定位孔(46)、第七定位孔(47)、第八定位孔(48)、第九定位孔(49)、第十定位孔(410)内分别设置滤光片，所述第十一定位孔(411)内设置反射镜，所述固定圆板(3)端面上设置第零定位孔(31)，所述第零定位孔(31)被设置为与第一定位孔(41)距离固定轴(32)的距离相等，所述辐亮度筒(2)两端开口，所述辐亮度筒(2)的光输入端(21)与积分球(1)的输出端口(12)连接，光输出端(25)与所述第零定位孔(31)连接，所述步进电机(5)的转轴上设置齿轮(51)，齿轮(51)与所述滤光片轮(4)匹配；所述光路探测结构包括金属屏蔽筒(6)，金属屏蔽筒(6)围绕所述固定圆板(3)设置，金属屏蔽筒(6)沿远离积分球(1)的方向延伸，所述金属屏蔽筒(6)内部设置光电探测器(7)、运算放大器(8)，所述光电探测器(7)设置在滤光片轮(4)远离固定圆板(3)的一面，所述光电探测器(7)的光敏输入端设置在第一定位孔(41)和第零定位孔(31)的连线上，所述光电探测器(7)的输出端与运算放大器(8)的同相输入端连接。...
【技术特征摘要】
1.基于多通道滤光辐射计的数据采集装置，包括积分球(1)，积分球(1)包括输入端口(11)、输出端口(12)，其特征在于，还包括通道切换结构和光路探测结构，其中：所述通道切换结构包括依次设置的辐亮度筒(2)、固定圆板(3)、滤光片轮(4)、步进电机(5)，所述固定圆板(3)的端面上设置固定轴(32)，固定轴(32)与固定圆板(3)端面垂直且穿过固定圆板(3)的圆心，滤光片轮(4)被设置为可沿所述固定轴(32)转动，所述滤光片轮(4)端面上距离所述固定轴(32)距离相等的位置分别设置第一定位孔(41)、第二定位孔(42)、第三定位孔(43)、第四定位孔(44)、第五定位孔(45)、第六定位孔(46)、第七定位孔(47)、第八定位孔(48)、第九定位孔(49)、第十定位孔(410)、第十一定位孔(411)、第十二定位孔(412)，所述第一定位孔(41)、第二定位孔(42)、第三定位孔(43)、第四定位孔(44)、第五定位孔(45)、第六定位孔(46)、第七定位孔(47)、第八定位孔(48)、第九定位孔(49)、第十定位孔(410)内分别设置滤光片，所述第十一定位孔(411)内设置反射镜，所述固定圆板(3)端面上设置第零定位孔(31)，所述第零定位孔(31)被设置为与第一定位孔(41)距离固定轴(32)的距离相等，所述辐亮度筒(2)两端开口，所述辐亮度筒(2)的光输入端(21)与积分球(1)的输出端口(12)连接，光输出端(25)与所述第零定位孔(31)连接，所述步进电机(5)的转轴上设置齿轮(51)，齿轮(51)与所述滤光片轮(4)匹配；所述光路探测结构包括金属屏蔽筒(6)，金属屏蔽筒(6)围绕所述固定圆板(3)设置，金属屏蔽筒(6)沿远离积分球(1)的方向延伸，所述金属...
【专利技术属性】
技术研发人员：庞伟伟，李基，李威，史秀丽，王梦冉，方翠翠，
申请(专利权)人：合肥中科九衡科技有限公司，
类型：新型
国别省市：安徽,34
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