分类： 地球科学 >> 空间物理学 提交时间： 2017-03-10
摘要： 为了满足大气微量成分高精度测量需求，要求准确描述星载高光谱大气微量成份探测仪的仪器狭缝函数，针对高光谱大气微量成份探测仪视场大、波段宽、空间分辨率和光谱分辨率高等特点，研制了狭缝函数测量仪。本文首先介绍了狭缝函数测量仪的工作原理，接着利用狭缝函数测量仪可同时实现高分辨率、宽谱段测量的特点，对高光谱大气微量成份探测仪进行全视场的狭缝函数测试，给出仪器狭缝函数特性分布，并对结果进行分析。测试结果表明：高光谱大气微量成份探测仪的狭缝函数特性曲线近似满足高斯分布规律，由于星载大视场成像光谱仪存在光谱弯曲现象，导致边缘视场分辨能力略低于中心视场分辨能力，高光谱大气微量成份探测仪全视场光谱分辨率优于0.6nm。
分类： 地球科学 >> 空间物理学 提交时间： 2017-03-10
摘要： 光谱定标是仪器遥感数据定量化的前提和基础，针对星载大气微量成分探测仪视场大、波长 宽、空间分辨率和光谱分辨率高的特点，建立了基于中阶梯衍射光栅的光谱定标装置。中阶梯光栅 因其较少的线密度和较大的闪耀角工作在较高的闪耀级次，光谱范围宽且具有较高的分辨率，可在 工作波段内一次性输出多条分布较为均匀的谱线，克服了传统定标方式的缺点，提高了定标精度。 本文首先介绍了光谱定标装置的工作原理，接着利用该装置对高光谱大气微量成份探测仪进行光谱 定标，通过寻峰和回归分析给出载荷的光谱定标方程，并利用标准汞灯谱线对定标结果进行检验。 结果表明：高光谱大气微量成份探测仪的像元和波长近似满足线性分布规律，定标不确定度为 0.0258nm，汞灯特征谱线的定标值和标准值偏差最大不超过0.0435nm，证明了定标结果的准确性。
分类： 地球科学 >> 空间物理学 提交时间： 2017-03-10
摘要： 为利用紫外-可见光连续谱对气溶胶进行观测，研制了基于被动学遥感技术的地紫外吸收性可见光连续谱对气溶胶进行观测，研制了基于被动学遥感技术的地紫外吸收性可见光连续谱对气溶胶进行观测，研制了基于被动学遥感技术的地紫外吸收性气溶胶监测仪。介绍了器的电子学系统气溶胶监测仪。介绍了器的电子学系统气溶胶监测仪。介绍了器的电子学系统气溶胶监测仪。介绍了器的电子学系统，硬件上包括望硬件上包括望远镜、控制器、探测器和电控箱探测器和电控箱四个部分，软件上基于LabVIEW设计了仪器的控制系统，并采用CCD的局部感光技术对紫外-可见光谱分别采集。实验表明，该电子学系统能够实现地基验表明，该电子学系统能够实现地基紫外吸收性气溶胶监测仪的自动化观，并能得到紫外吸收性气溶胶监测仪的自动化观，并能得到-可见光波段有效的光谱数据。
分类： 地球科学 >> 空间物理学 提交时间： 2017-03-10
摘要： 太阳跟踪研究的发展，向太阳跟踪器的控制系统智能化提出了更高的要求。以SOLYS Gear Drive 太阳跟踪器为仪器平台，创新性地提出利用路由器建立控制主机和太阳跟踪器在局域网内，以及局域网和互联网之间的通信,并以虚拟仪器开发软件LabVIEW为软件平台，综合调用百度地图应用程序接口API和指令脚本文件，设计了一套控制系统。实现对仪器的状态监测，指令控制，远程访问等。系统功能丰富，操作简单，界面可视化好，普遍适用性强。
分类： 地球科学 >> 空间物理学 提交时间： 2017-01-22
摘要： 由于地球海拔~250 km高度处大气非常稀薄，因此目前被动光学观测是该层风场探测的最有效的手段。Fabry-Perot干涉仪(FPI)具有较高能量利用率及光谱分辨率等特点，是该层大气最有效的地基风场探测仪器之一。目前，利用FPI进行高层大气风场探测已有几十年，许多国家分别利用多种FPI进行630.0 nm夜气辉观测进而反演高层大气风场。中科院空间中心采用光束缩束系统及滤光片后置(标准具之后)的方法研制了一台成本相对较低的小型化FPI。仪器主要包括望远镜扫描系统、标准具系统、缩束和滤光片系统、探测器系统以及激光定标系统，仪器总大小为1.34×0.58×0.35 m3，适合用于野外地基或者车载风场测量。基于小型化的FPI，2014年分别在河北廊坊(39.40°N, 116.65°E)和山西岢岚(38.71°N, 111.58°E)进行了地基观测试验，将观测数据与反演算法相结合得到高层大气风场数据，并将结果与美国大气研究中心的两台FPI风场数据进行了相互比较，平均反演偏差为11.8 m/s(岢岚)。
分类： 地球科学 >> 空间物理学 提交时间： 2016-12-26
摘要： FY-3气象卫星上搭载的紫外臭氧总量探测仪TOU是我国自主开发研制的首台用于全球臭氧总量定量测量的探测仪，自发射以来已成功在轨运行近两年。由于TOU发射前辐亮度定标存在偏差，为了得到高精度的产品，TOU必须进行在轨定标。本文介绍了基于辐射传输模式计算对TOU辐亮度进行在轨道定标的方法，定标过程中用于模拟辐亮度计算的臭氧总量由与TOU观测时刻相近的国外臭氧总量探测仪器MetOp/GOME-2提供。文章将在轨定标后TOU的反演结果与AURA/OMI以及地基的产品进行比较，研究结果表明，用辐射传输模式对TOU辐亮度进行在轨定标的方法是可行的，反演结果能够真实的反映臭氧的时空分布特性，在全球部分地基观测站所处的位置上对TOU, OMI以及地基的臭氧总量进行比较的结果表明，TOU与OMI的相对偏差均方根约为2.52%， TOU与地基以及OMI与地基观测结果之间的相对偏差均方根分别为4.45%和3.89%。
分类： 地球科学 >> 空间物理学 提交时间： 2016-05-13
摘要： 红精灵是发生在雷暴层云顶的一类大气瞬态发光现象,是能量由对流层耦合到中高层大气的直接证据. 其发光光谱研究是了解整个事件对中高层大气能量注入的重要手段,有助于认识事件发生区域的大气电离度及事件过程的能量电子分布,进一步为研究红精灵的产生机制提供重要信息,同时为大气辐射背景资料研究提供重要依据.本文利用Boltzmann方程求解了电场作用下弱电离气体中电子能量分布的时变函数,以此为基础,模拟计算了红精灵各典型发射带的光谱强度.模拟计算结果表明,约化电场E/N越强,电子获得的能量就越多,高能电子也就越多,致使撞击中性大气产生的辐射光强就越强;模拟显示红精灵光辐射谱分布从远紫外直至近红外.
分类： 地球科学 >> 空间物理学 提交时间： 2016-05-13
摘要： 远紫外光子计数成像探测技术通过探测微弱的单光子信息,记录每个单光子位置,在一定时间累积之后达到总体成像的目的.单光子的计数率限制着信息的获取,在分析影响计数率因素的基础上,需要设计前端模拟电路对探测器信号进行放大和整形,具体实现采用A225芯片作为前置放大器,并设计相应的整形电路.仿真和实验结果表明,电路设计合理,计数率可达到200 kHz.
分类： 地球科学 >> 空间物理学 提交时间： 2016-05-13
摘要： 中层大气闪电现象的研究是中高层大气的热门研究课题,本文主要从数值模拟方面对中层闪电的辐射光谱进行模拟研究.基于准静电场的物理机制,用点电荷模型计算雷暴云放电后形成的准静电场随高度的分布,以E/N(E为电场,N为大气密度)为输入参量,代入到Boltzmann方程求解电场存在下弱电离气体中电子能量分布的时变函数,结合各碰撞过程对应的碰撞截面及中性分子数密度,得到各过程所对应的激发率,在此基础上得到每个激发线的体发射率,将体发射率代入到大气辐射传输方程,计算得到辐射强度随波长的分布.文中以E/N=200Td产生的体发射率为例,计算产生的辐射强度可达到几千瑞利,光谱分布与大气成分、仪器观测路径等有关.
分类： 地球科学 >> 空间物理学 提交时间： 2016-04-22
摘要： AURIC是由美国计算物理公司CPI与空军Phillips实验室联合开发的中高层大气紫外-可见光-近红外气辉辐射传输模型, 是目前唯一用来进行中高层大气气辉辐射模拟研究的通用模型. 基于MODTRAN模型的理论, AURIC可以进行80 km高度以上的辐射传输模拟并将辐射波段扩展到远紫外波段(80 nm). 目前, CPI公司只面向全球发布了AURIC v1.2软件封装包, 其只能进行2000年以前的单点计算, 不适用于批量的中高层大气辐射模拟, 更不能用于星上大气成分的批量反演. 本文利用Matlab对AURIC v1.2地磁参数模块、大气电子密度模块、大气温度及各种中性气体成分密度模块进行了替代, 将更新模块与原有的辐射计算模块相结合, 将AURIC v1.2更新为AURIC-2012模型, 其可以批量地进行全球的大气辐射传输模拟, 可以与星载测量数据相结合进行中高层大气成分的批量反演, 如O/N_2、电子密度等, 同时也为模型辐射计算模块的进一步改进和辐射机制的参数更新奠定基础. 基于AURIC-2012模型, 进行了气辉临边柱辐射强度模拟和体辐射率计算, 并将结果分别与GUVI柱辐射强度和TIDI体辐射率实测值进行了比较, 得到两者峰值的模拟平均相对误差都小于20%. 最后,利用AURIC-2012对气辉临边柱辐射强度随纬度和高度的分布进行了二维模拟, 并基于模拟对昼、夜气辉辐射强度分布特性及影响因素进行了分析.
分类： 地球科学 >> 空间物理学 提交时间： 2016-04-22
摘要： 地球辐射带中的高能带电粒子是引起航天器材料和器件性能退化甚至失效的主要空间环境因素. 因此, 航天器设计中所采用的辐射带模型的准确程度对于航天器的生存能力和航天任务的完成质量至关重要. 在利用我国自主辐射带高能粒子探测数据进行的辐射带建模中, 探测数据的空间网格化是一项非常重要的工作. 介绍了我国辐射带探测数据的情况, 以及辐射带建模的方法和步骤;重点研究了不同插值方法在低地球轨道(LEO)空间辐射带建模数据网格化中的应用, 并开展了误差分析. 研究结果表明:在各种常用的插值方法中, 反距离加权法、自然邻点法和最近邻点法适合工程化应用. 其中, 反距离加权法生成的数据网格对粒子通量的反演结果精度最高, 该方法采用低阶距离时得到的反演结果更为合理.
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