專利名稱：星載測(cè)風(fēng)f-p干涉光譜儀星上定標(biāo)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于星上定標(biāo)領(lǐng)域，具體涉及一種星載測(cè)風(fēng)F-P干涉光譜儀星上定標(biāo)裝置。
背景技術(shù)：
星載測(cè)風(fēng)F-P干涉光譜儀主要通過(guò)觀測(cè)大氣中氣輝譜線的多普勒頻移和展寬來(lái)確定風(fēng)速、風(fēng)向及溫度，同時(shí)還可以探測(cè)某些原子或者分子的濃度，用于分析大氣能量轉(zhuǎn)換和動(dòng)力過(guò)程以及大氣的組成，因此在環(huán)境保護(hù)、航空航天、國(guó)家安全等方面有著廣泛的應(yīng)用前景。星載測(cè)風(fēng)F-P干涉光譜儀要得到量化應(yīng)用，必須對(duì)其進(jìn)行定標(biāo)，建立儀器輸出數(shù)據(jù)與儀器入瞳處的輸入之間的關(guān)系。由于發(fā)射過(guò)程的超重力作用、環(huán)境的變化、儀器故障或者老化等，光譜儀進(jìn)入軌道后需要對(duì)其進(jìn)行星上定標(biāo)，定期監(jiān)測(cè)儀器性能參數(shù)的變化情況。但是現(xiàn)有技術(shù)中缺少對(duì)星載測(cè)風(fēng)F-P干涉光譜儀的星上定標(biāo)裝置。星載風(fēng)場(chǎng)探測(cè)F-P干涉儀的星上定標(biāo)技術(shù)，是其進(jìn)行高精度風(fēng)速測(cè)量的基本保障，為該類儀器的關(guān)鍵技術(shù)之一，研究需求迫切。大氣風(fēng)場(chǎng)星載探測(cè)光譜儀的星上定標(biāo):1)不需要絕對(duì)定標(biāo)，但相對(duì)定標(biāo)很重要；2)譜線位置的微小變化都影響到風(fēng)速的計(jì)算結(jié)果，因此對(duì)波長(zhǎng)漂移進(jìn)行監(jiān)測(cè)的光譜定標(biāo)非
常重要。本發(fā)明針對(duì)星載測(cè)風(fēng)F-P干涉光譜儀星上定標(biāo)的特點(diǎn)，對(duì)這一基礎(chǔ)性、關(guān)鍵性問(wèn)題開(kāi)展研究，提供一種星載測(cè)風(fēng)F-P干涉光譜儀星上定標(biāo)裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的發(fā)明目的:為空缺的星載測(cè)風(fēng)F-P干涉光譜儀星上定標(biāo)技術(shù)提供一種星載測(cè)風(fēng)F-P干涉光譜儀星上定標(biāo)裝置。本發(fā)明的技術(shù)解決方案:星載測(cè)風(fēng)F-P干涉光譜儀星上定標(biāo)裝置，其特殊之處在于:包括標(biāo)準(zhǔn)燈供電控制系統(tǒng)、均勻照明系統(tǒng)以及監(jiān)視光路，所述均勻照明系統(tǒng)包括光源、勻光裝置以及成像系統(tǒng)，所述光源包括鎢燈、第一氣體放電燈以及第二氣體放電燈； 所述標(biāo)準(zhǔn)燈供電控制系統(tǒng)給光源提供電壓；所述勻光裝置包括第一棱鏡、第二棱鏡、第三棱鏡、第一半反半透分光膜以及第二半反半透分光膜，第一棱鏡的一個(gè)端面與第二棱鏡的一個(gè)端面粘接且粘接處鍍有第一半反半透分光膜，所述第二棱鏡的另一個(gè)端面與第三棱鏡的一個(gè)端面粘接且粘接處鍍有第二半反半透分光膜，所述第三棱鏡的另一個(gè)端面為毛玻璃，所述第一氣體放電燈的出射光依次透過(guò)第一棱鏡、第一半反半透分光膜、第二棱鏡、第二半反半透分光膜以及第三棱鏡，從第三棱鏡的毛玻璃處透射；
所述第二氣體放電燈的出射光透過(guò)第二棱鏡，經(jīng)過(guò)第一半反半透分光膜的反射后透過(guò)第三棱鏡和第二半反半透分光膜，從第三棱鏡的毛玻璃處透射；所述鎢燈的出射光經(jīng)過(guò)成像系統(tǒng)進(jìn)入第三棱鏡，經(jīng)第二半反半透分光膜反射，從第三棱鏡的毛玻璃處透射；所述監(jiān)視光路為光纖束，所述光纖束接收從第三棱鏡的毛玻璃處透射的透射光。還包括用于感應(yīng)鎢燈亮度的光電二極管，所述光電二極管將感應(yīng)到的鎢燈的亮度發(fā)送給控制中心。星載測(cè)風(fēng)F-P干涉光譜儀星上定標(biāo)裝置，其特殊之處在于:包括標(biāo)準(zhǔn)燈供電控制系統(tǒng)、均勻照明系統(tǒng)以及監(jiān)視光路，所述均勻照明系統(tǒng)包括光源和積分球，所述光源包括鎢燈、第一氣體放電燈以及第二氣體放電燈；所述積分球上設(shè)置有三個(gè)安裝孔，所述鎢燈、第一氣體放電燈以及第二氣體放電燈依次設(shè)置在三個(gè)安裝孔內(nèi)，所述標(biāo)準(zhǔn)燈供電控制系統(tǒng)給光源提供電壓；所述積分球的出口處設(shè)置有監(jiān)視光路，所述監(jiān)視光路為光纖束。還包括用于感應(yīng)鎢燈亮度的光電二極管，所述光電二極管將感應(yīng)到的鎢燈的亮度發(fā)送給控制中心。上述三個(gè)安裝孔均勻分布在積分球上。本發(fā)明所具有的優(yōu)點(diǎn):1、性能穩(wěn)定。本發(fā)明所采用的光學(xué)元器件的損耗低，可有效利用的光能比較多。2、功能齊全，本發(fā)明所提供的定標(biāo)裝置不但能做光譜定標(biāo)還可以做輻射定標(biāo)；3、本發(fā)明采用由光纖排列組合形成的光纖束做為監(jiān)視光路，安裝方便，節(jié)省空間。


圖1為本發(fā)明星載測(cè)風(fēng)F-P干涉光譜儀星上定標(biāo)裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明均勻照明系統(tǒng)的光源示意圖；圖3為本發(fā)明棱鏡勻光星上定標(biāo)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明積分球勻光星上定標(biāo)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；其中附圖標(biāo)記為:1-第一棱鏡，2-第一半反半透分光膜，3-第二棱鏡，4-第二半反半透分光膜，5-第三棱鏡,6-毛玻璃,7-光電二極管,8-成像系統(tǒng),11-第一氣體放電燈，12-第二氣體放電燈，13-鎢燈。
具體實(shí)施例方式從儀器研制角度講，星上定標(biāo)系統(tǒng)應(yīng)實(shí)現(xiàn)均勻、穩(wěn)定、強(qiáng)度可控的標(biāo)準(zhǔn)輻射輸出，系統(tǒng)一般由標(biāo)準(zhǔn)燈供電控制系統(tǒng)、均勻照明系統(tǒng)和監(jiān)視光路組成，如圖1所示。通常標(biāo)準(zhǔn)燈供電控制系統(tǒng)從專業(yè)光源生產(chǎn)廠家定制，標(biāo)準(zhǔn)燈供電控制系統(tǒng)給光源提供電壓；均勻照明系統(tǒng)中的光源可考慮柯勒照明或積分球均勻照明。根據(jù)F-P干涉儀的總體方案，監(jiān)視光路由光纖束引出并與望遠(yuǎn)鏡視場(chǎng)進(jìn)行拼接。綜合上述星載F-P測(cè)風(fēng)干涉儀對(duì)星上定標(biāo)系統(tǒng)的要求和定標(biāo)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的思路，本發(fā)明提出了兩種不同合光勻光照明系統(tǒng)的F-P測(cè)風(fēng)干涉儀星上定標(biāo)系統(tǒng)。棱鏡方案:
均勻照明系統(tǒng)包括光源、勻光裝置、成像系統(tǒng)8。如圖2所示，光源由鎢燈、第一氣體放電燈以及第二氣體放電燈組成；鎢燈、第一氣體放電燈、第二氣體放電燈都是包括兩部分，一部分為電源，另一部分為燈，電源的一端與標(biāo)準(zhǔn)燈供電控制系統(tǒng)連接，另一端通過(guò)導(dǎo)線與燈連接。如圖3所不,勻光裝置包括第一棱鏡1、第二棱鏡3、第三棱鏡5、第一半反半透分光膜2以及第二半反半透分光膜4，第一棱鏡的一個(gè)端面與第二棱鏡的一個(gè)端面粘接且粘接處鍍有第一半反半透分光膜，第二棱鏡的另一個(gè)端面與第三棱鏡的一個(gè)端面粘接且粘接處鍍有第二半反半透分光膜，第三棱鏡的另一個(gè)端面為毛玻璃6，第一氣體放電燈的出射光依次透過(guò)第一棱鏡、第一半反半透分光膜、第二棱鏡、第二半反半透分光膜以及第三棱鏡，從第三棱鏡的毛玻璃處透射；第二氣體放電燈的出射光透過(guò)第二棱鏡，經(jīng)過(guò)第一半反半透分光膜的反射后透過(guò)第三棱鏡和第二半反半透分光膜，從第三棱鏡的毛玻璃處透射；鎢燈的出射光經(jīng)過(guò)成像系統(tǒng)進(jìn)入第三棱鏡，經(jīng)第二半反半透分光膜反射，從第三棱鏡的毛玻璃處透射；監(jiān)視光路采用光纖束，光纖束接收從第三棱鏡的毛玻璃處透射的透射光。監(jiān)視光路由光纖束引出并與望遠(yuǎn)鏡視場(chǎng)進(jìn)行拼接，給到探測(cè)器進(jìn)行探測(cè)。光電二極管將感應(yīng)到的鎢燈的亮度發(fā)送給控制中心。鎢燈輸出寬譜白光，經(jīng)過(guò)帶通濾光片后得到儀器光譜響應(yīng)范圍內(nèi)的復(fù)色光譜用于相對(duì)輻射定標(biāo)。星上定標(biāo)系統(tǒng)中的鎢燈要求尺寸小，且功率穩(wěn)定以保證其光譜的穩(wěn)定。光譜定標(biāo)采用兩個(gè)氣體放電燈(第一氣體放電燈和第一氣體放電燈)，可以交叉驗(yàn)證，內(nèi)充惰性氣體。氣體放電燈輸出的多條線譜經(jīng)過(guò)窄帶濾光片的選擇后，得到一條線譜用于波長(zhǎng)漂移定標(biāo)。光譜定標(biāo)燈內(nèi)的氣體是根據(jù)目標(biāo)譜線的波長(zhǎng)來(lái)確定的，一般選用惰性氣體氦、氪、氖、氬的特征線譜，也稱線譜燈，其線譜的半高寬和位置穩(wěn)定性是關(guān)鍵性指標(biāo)。勻光裝置采用棱鏡和半反半透分光膜將鎢燈、第一氣體放電燈以及第二氣體放電燈等三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)燈光路合成一路，用于波長(zhǎng)定標(biāo)的氣體放電燈功率和均勻性要求低一些，通過(guò)隨機(jī)排布光纖形成的光纖束與合光棱鏡出射端面的毛玻璃可以滿足均勻性要求，光路中兩次經(jīng)過(guò)半反半透分光膜。相對(duì)輻射定標(biāo)的鎢燈光源的均勻性要求高，加入柯勒照明光路，將經(jīng)過(guò)光纖一次均勻的光束再次混合投射到合光棱鏡出射端的毛玻璃上，這樣可以滿足均勻性要求。積分球方案:為標(biāo)定測(cè)風(fēng)F-P干涉儀，定標(biāo)系統(tǒng)需要能提供均勻的標(biāo)準(zhǔn)輻亮度光源，積分球是可用手段之一。積分球是內(nèi)表面涂上高反射率的漫反射材料(海倫、氧化鎂等)，用鹵鎢燈或離子放電燈照明球體內(nèi)壁，并在球壁上開(kāi)窗口作為輻亮度標(biāo)準(zhǔn)光源。此方案的優(yōu)點(diǎn)是光路簡(jiǎn)單、光源的均勻性好。不足的是燈泡無(wú)法與供電、控制系統(tǒng)進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)?；诜e分球的星載F-P干涉儀星上定標(biāo)系統(tǒng)組成如圖4所示，積分球上設(shè)置有三個(gè)安裝孔，鎢燈、第一氣體放電燈以及第二氣體放電燈依次設(shè)置在三個(gè)安裝孔內(nèi)；光電二極管將感應(yīng)到的鎢燈的亮度發(fā)送給控制中心。測(cè)風(fēng)F-P干涉儀星上標(biāo)定零風(fēng)線位置和通道相對(duì)響應(yīng)要利用均勻的線譜標(biāo)準(zhǔn)光源和均勻的復(fù)色光源，其中相對(duì)輻射定標(biāo)對(duì)光源的均勻性要求更高，本方案中通過(guò)積分球的設(shè)計(jì)和定標(biāo)光纖束的混光作用保證標(biāo)準(zhǔn)光源的均勻性。
權(quán)利要求
1.星載測(cè)風(fēng)F-P干涉光譜儀星上定標(biāo)裝置，其特征在于:包括標(biāo)準(zhǔn)燈供電控制系統(tǒng)、均勻照明系統(tǒng)以及監(jiān)視光路， 所述均勻照明系統(tǒng)包括光源、勻光裝置以及成像系統(tǒng)， 所述光源包括鎢燈、第一氣體放電燈以及第二氣體放電燈； 所述標(biāo)準(zhǔn)燈供電控制系統(tǒng)給光源提供電壓； 所述勻光裝置包括第一棱鏡、第二棱鏡、第三棱鏡、第一半反半透分光膜以及第二半反半透分光膜，第一棱鏡的一個(gè)端面與第二棱鏡的一個(gè)端面粘接且粘接處鍍有第一半反半透分光膜，所述第二棱鏡的另一個(gè)端面與第三棱鏡的一個(gè)端面粘接且粘接處鍍有第二半反半透分光膜，所述第三棱鏡的另一個(gè)端面為毛玻璃， 所述第一氣體放電燈的出射光依次透過(guò)第一棱鏡、第一半反半透分光膜、第二棱鏡、第二半反半透分光膜以及第三棱鏡，從第三棱鏡的毛玻璃處透射； 所述第二氣體放電燈的出射光透過(guò)第二棱鏡，經(jīng)過(guò)第一半反半透分光膜的反射后透過(guò)第三棱鏡和第二半反半透分光膜，從第三棱鏡的毛玻璃處透射； 所述鎢燈的出射光經(jīng)過(guò)成像系統(tǒng)進(jìn)入第三棱鏡，經(jīng)第二半反半透分光膜反射，從第三棱鏡的毛玻璃處透射； 所述監(jiān)視光路為光纖束，所述光纖束接收從第三棱鏡的毛玻璃處透射的透射光。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的星載測(cè)風(fēng)F-P干涉光譜儀星上定標(biāo)裝置，其特征在于:還包括用于感應(yīng)鎢燈亮度的光電二極管，所述光電二極管將感應(yīng)到的鎢燈的亮度發(fā)送給控制中心。
3.星載測(cè)風(fēng)F-P干涉光譜儀星上定標(biāo)裝置，其特征在于:包括標(biāo)準(zhǔn)燈供電控制系統(tǒng)、均勻照明系統(tǒng)以及監(jiān)視光路，所述均勻照明系統(tǒng)包括光源和積分球，所述光源包括鎢燈、第一氣體放電燈以及第二氣體放電燈； 所述積分球上設(shè)置有三個(gè)安裝孔，所述鎢燈、第一氣體放電燈以及第二氣體放電燈依次設(shè)置在三個(gè)安裝孔內(nèi)，所述標(biāo)準(zhǔn)燈供電控制系統(tǒng)給光源提供電壓； 所述積分球的出口處設(shè)置有監(jiān)視光路，所述監(jiān)視光路為光纖束。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的星載測(cè)風(fēng)F-P干涉光譜儀星上定標(biāo)裝置，其特征在于:還包括用于感應(yīng)鎢燈亮度的光電二極管，所述光電二極管將感應(yīng)到的鎢燈的亮度發(fā)送給控制中心。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的星載測(cè)風(fēng)F-P干涉光譜儀星上定標(biāo)裝置，其特征在于:所述三個(gè)安裝孔均勻分布在積分球上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種星載測(cè)風(fēng)F-P干涉光譜儀星上定標(biāo)裝置，包括標(biāo)準(zhǔn)燈供電控制系統(tǒng)、光源、勻光裝置以及成像系統(tǒng)以及監(jiān)視光路，光源包括鎢燈、第一、第二氣體放電燈；勻光裝置包括第一、第二、第三棱鏡、第一以及第二半反半透分光膜，第一氣體放電燈的出射光依次透過(guò)第一棱鏡、第一半反半透分光膜、第二棱鏡、第二半反半透分光膜以及第三棱鏡；第二氣體放電燈的出射光透過(guò)第二棱鏡，經(jīng)過(guò)第一半反半透分光膜的反射后透過(guò)第三棱鏡和第二半反半透分光膜，從毛玻璃處透射；鎢燈的出射光經(jīng)過(guò)成像系統(tǒng)進(jìn)入第三棱鏡，經(jīng)第二半反半透分光膜反射。本發(fā)明為空缺的星載測(cè)風(fēng)F-P干涉光譜儀星上定標(biāo)技術(shù)提供一種定標(biāo)裝置，本發(fā)明可有效利用的光能比較多。
文檔編號(hào)G01J3/45GK103207017SQ20131009500
公開(kāi)日2013年7月17日 申請(qǐng)日期2013年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月22日
發(fā)明者石大蓮, 馮玉濤, 白清蘭, 孫劍, 汶德勝 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所