海水近表层弱光辐射的光谱测量研究

论文题目: 海水近表层弱光辐射的光谱测量研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 光学

作者: 徐中民

导师: 禹秉熙

关键词: 光谱仪,多通道,下行辐照度,上行辐亮度,定标,数据采集

文献来源: 中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）

发表年度: 2005

论文摘要: 现场光辐射测量无论对于水色遥感器的校正和真实性检验、生物光学算法的确定,水色遥感产品的解译还是多学科间的研究等都是必需的。本文根据海洋光学浮标的要求,利用计算机、微型光谱仪、光纤、光度头、水下防污装置等元件,研制了用于海洋光学浮标的近表层光谱辐射计系统,在国内首次实现了多通道海水近表层高光谱辐射计的集成设计,它可以在四个海水深度3m、5m、7m 和9m 快速完成波长范围从400nm 到900nm 的下行光谱辐照度和上行光谱辐亮度的测量。本文分析了光谱仪的特性,包括暗电流、线性等特性,提出了暗电流扣除的方法,并验证了光谱仪的线性。然后利用低压汞灯对八台PC2000 光谱仪进行了光谱定标,确定了各个通道的光谱定标系数,由此实现了各个通道的光谱数据的组合。通过设定采集数据的阈值,实现了多通道采集中积分时间和采集次数的自动调整,从而保证了数据的可靠性和同步性。对于PC2000 微型光谱仪进行多通道光谱测量中的光谱重叠问题进行了解释,并通过面向对象的编程实现了光谱仪的数据采集类,得到了与实际完全一致的光谱数据,从而较好地解决了该问题。又编制了系统控制与数据处理软件,实现了多通道的光谱数据采集、组合、打包和数据通讯等功能。本文最后确定了辐射定标的方案。并通过实验室定标利用标准光源进行了积分球的等效光谱辐照度和辐亮度的辐射传递。同时介绍了进行现场和水下定标的原理。

论文目录:

摘要

ABSTRACT

图表缩引

第一章绪论

1.1 海洋光谱数据获取

1.1.1 海面以上测量法

1.1.2 剖面测量法

1.2 国外水下高光谱测量设备的研究概况

1.2.1 MODIS/SeaWiFS 光学浮标

1.2.2 NASDA 光学浮标

1.2.3 PlyMBODy 资料浮标

1.2.4 锚链式光学浮标

1.3 国内海水光谱测量技术的概况

1.4 本文主要研究内容

第二章光谱辐射计的集成设计

2.1 利用光学浮标进行定标和真实性检验的原理

2.2 光谱辐射计的集成设计

2.2.1 光度头

2.2.2 微型光纤光谱仪

2.2.3 PC104 微机

2.2.4 光纤

2.2.5 防污装置

2.2.6 白光二极管

2.2.7 控制卡

2.2.8 电源

2.3 系统总体结构

2.4 小结

第三章光谱仪器的特性

3.1 暗电流特性

3.2 暗电流的扣除

3.3 线性特性

3.4 小结

第四章光谱定标和组合

4.1 定标原理和拟合检验方法

4.2 定标装置

4.3 数据测量及分析

4.4 光谱组合

4.5 小结

第五章多通道光谱数据采集

5.1 数据采集原理

5.2 光谱数据的重叠

5.3 数据采集类的设计

5.4 数据验证试验

5.5 自动设定积分时间

5.6 数据平滑

5.7 通讯协议

5.8 对控制卡的操作

5.9 控制软件设计

5.10 小结

第六章光谱辐射计的辐射定标

6.1 实验室的标准光源

6.1.1 光谱辐照度标准

6.1.2 光谱辐亮度标准

6.2 均匀积分球光源

6.3 白光二极管光源

6.4 积分球绝对辐射传递

6.5 辐射计的现场定标

6.5.1 现场辐照度定标

6.5.2 现场辐亮度定标

6.6 辐射计的水下定标

6.6.1 水下辐照度定标

6.6.2 水下辐亮度定标

6.7 小结

第七章结论与展望

参考文献

发表的文章

致谢

作者简介

发布时间: 2006-03-14

海水近表层弱光辐射的光谱测量研究

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