[發明專利]一種適用于熱紅外高光譜成像儀光譜定標系統

有效

• 申請號: 201410748416.1
• 申請日: 2014-12-09
• 公開（公告）號: CN104535183A
• 公開（公告）日: 2015-04-22
• 發明（設計）人: 劉成玉;謝鋒;王建宇;邵紅蘭
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海技術物理研究所
• 主分類號: G01J3/28
• 分類號: G01J3/28
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 郭英

技術領域

本發明涉及一種光譜定標系統，具體涉及一種應用紅外激光器對熱紅外高光譜成像儀進行光譜定標的基于激光器的熱紅外高光譜成像儀光譜定標系統。

背景技術

熱紅外高光譜成像儀光譜分辨率高，其分辨率可達λ/100，具有圖譜合一的特點，可以更加精細地刻畫地物的輻射光譜特征。熱紅外高光譜圖像不僅可以更加準確地反演地表溫度，而且所反演的發射率曲線還可以用于地物分類。熱紅外高光譜圖像在國土資源調查、生態環境研究、城市熱環境研究、農業資源環境研究、水環境研究、海洋、冰凍圈研究等領域將會獲得廣泛的應用和令人滿意的應用效果。

目前，關于熱紅外遙感的傳感器以多光譜成像儀為主，該類傳感器的光譜分辨率低，一般在數百納米不等。對于多光譜成像儀的光譜定標可以采用黑體作為輻射光譜，并經準直和分光設備進行光譜定標。然而，這類光譜定標系統的定標精度目前還無法滿足熱紅外高光譜成像儀的光譜定標需求(Δλ/10)?？梢哉J為，目前還沒有完全適用于對于熱紅外高光譜成像儀的光譜定標。因此，急需要設計和開發一個適用于熱紅外高光譜成像儀的光譜定標系統。碳硅棒可以發出穩定的熱紅外輻射，發光譜段范圍廣，可覆蓋整個熱紅外波段，常作為熱紅外傳感器光譜定標的光源。紅外激光器所發出的光單色性強，光譜分辨率高，波長位置穩定，可以用于熱紅外高光譜成像儀的光譜位置的精確標定。

綜上，將碳硅棒作為熱紅外高光譜成像儀的輻射光源，用波長掃描法進行光譜定標，獲得各個波段的光譜響應函數，再以波長可調式CO₂激光器作為光源，根據波長可調式CO₂激光器特征波長驚醒光譜位置的絕對定標。該系統可以提高熱紅外高光譜成像儀的光譜定標精度，為熱紅外高光譜成像儀的研制提供技術支持。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于硅碳棒和波長可調式CO₂激光器的熱紅外高光譜成像儀光譜定標系統，實現熱紅外高光譜成像儀的快速高精度光譜定標。

為了達到上述目的，本發明的技術方案如下：

熱紅外高光譜成像儀光譜定標系統包括硅碳棒1、波長可調式CO₂紅外激光器2、聚焦鏡3、反射鏡4、第一擴束鏡5、單色儀6、第二擴束鏡7。熱紅外高光譜成像儀8通過接單色儀出射的單色輻射，并通過計算機9記錄熱紅外高光譜成像儀記錄的圖像。

本發明是基于硅碳棒輻射能量穩定，結合單色儀高精度，可高精度地繪制出光譜響應函數。再以波長可調式CO₂激光器為光源用特征波長光譜定標法進行光譜絕對定標。

本發明的工作原理是，硅碳棒1發出熱紅外輻射經過聚焦鏡3、反射鏡4經第一擴束鏡5形成平行光，進入響應范圍為8-14μm熱紅外波段的單色儀6分光之后，出射高光譜分辨率(小于1nm)的熱紅外輻射，再經過第二擴束鏡7，最終到達熱紅外高光譜成像儀8，經計算機9記錄，獲得各個波段的光譜響應函數。再以波長可調式CO₂紅外激光器2發出單色的熱紅外輻射經過聚焦鏡3、反射鏡4經第一擴束鏡5形成平行光，進入單色儀6分光之后再經過第二擴束鏡7，最終到達熱紅外高光譜成像儀8，經計算機9記錄。改變波長可調式CO₂紅外激光器2的出射波長，如此循環實現熱紅外高光譜成像儀8的光譜絕對定標。

本發明的有益效果如下：采用硅碳棒和單色儀可以獲得高精度的光譜響應函數；采用紅外激光器可以實現熱紅外高光譜成像儀的精確光譜絕對定標。滿足熱紅外高光譜成像儀的研制需求。

附圖說明

圖1是本發明的一種適用于熱紅外高光譜成像儀光譜定標系統的測量原理示意圖。圖中：硅碳棒1、波長可調式CO₂紅外激光器2、聚焦鏡3、反射鏡4、第一擴束鏡5、單色儀6、第二擴束鏡7、熱紅外高光譜成像儀8、計算機9。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明做進一步的詳細描述：

如圖1所示，將熱紅外高光譜成像儀8安裝到預定位置，并與計算機9相連接，用計算機9控制熱紅外高光譜成像儀，開啟熱紅外高光譜成像儀8。開啟硅碳棒1，經過鍺聚焦鏡3、反射鏡4經鍺第一擴束鏡5形成平行光，進入iHR550單色儀6出射高光譜分辨率的熱紅外輻射，再經過鍺第二擴束鏡7，并充滿熱紅外高光譜成像儀8的整個視場，熱紅外高光譜成像儀8接收到熱紅外輻射，計算機9顯示器上顯示出圖像，同時數據被存入計算機9內，改變單色儀出射波長，獲得各個波段的光譜響應函數。

開啟L3CO₂紅外激光器2，設定波長和功率，改變反射鏡4方向，使L3CO₂紅外激光器2的出射光經過，第一擴束鏡5形成平行光，進入iHR550單色儀6出射高光譜分辨率的熱紅外輻射，再經過鍺第二擴束鏡7，并充滿熱紅外高光譜成像儀8的整個視場，計算機9顯示器上顯示出圖像，同時數據被存入計算機9內，通過改變L3CO₂激光器的特征波長，如此循環，實現光譜絕對定標。本發明的基于激光器的熱紅外高光譜成像儀光譜定標系統的光譜定標誤差在1nm以內。