本發(fā)明涉及光輻射測量領(lǐng)域,特別是涉及一種空間光譜輻射測試系統(tǒng)。
背景技術(shù):
空間光譜輻射測量儀器是將目標(biāo)光譜信息分光探測的科學(xué)儀器,具有廣闊的應(yīng)用前景。隨著應(yīng)用需求的發(fā)展,對(duì)空間光譜輻射測量儀器提出了多觀測模式、大觀測視場、全口徑全視場高精度在軌標(biāo)定、高輕量化結(jié)構(gòu)、高系統(tǒng)可靠性等方面要求。
為了解決上述問題,目前在光譜儀入光口處設(shè)置可旋轉(zhuǎn)的指向鏡實(shí)現(xiàn)大視場和多種觀測模式,在儀器入光口內(nèi)部設(shè)置獨(dú)立的定標(biāo)器實(shí)現(xiàn)全口徑全視場在軌標(biāo)定,為提高光譜儀的信噪比,系統(tǒng)的入瞳直徑一般較大,實(shí)現(xiàn)全口徑定標(biāo)將會(huì)使得定標(biāo)器的體積較為龐大,同時(shí)定標(biāo)器是分時(shí)工作的,在不同工作模式下需要移入或移出光路,這樣就必須設(shè)計(jì)一套活動(dòng)部件保證其定標(biāo)功能。獨(dú)立定標(biāo)器的設(shè)計(jì)雖然能夠滿足系統(tǒng)在軌定標(biāo)的要求,但是獨(dú)立的定標(biāo)器勢必會(huì)使儀器的質(zhì)量和體積增加,占用更多的功耗,活動(dòng)部件的引入還會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的可靠性降低。
以圖1為例,光譜儀由望遠(yuǎn)系統(tǒng)1、匯聚系統(tǒng)2、分光系統(tǒng)3,成像系統(tǒng)4和探測器5組成;在望遠(yuǎn)系統(tǒng)1的入光口處設(shè)置有指向鏡6,在指向鏡6和望遠(yuǎn)系統(tǒng)1中間的平行光路中設(shè)置有一套定標(biāo)器7中的活動(dòng)部件72實(shí)現(xiàn)定標(biāo)器7中的定標(biāo)光源71移入和移出光路。在觀測模式下,目標(biāo)光譜信息通過指向鏡6進(jìn)入儀器,依次通過望遠(yuǎn)系統(tǒng)1、匯聚系統(tǒng)2、分光系統(tǒng)3,成像系統(tǒng)4和探測器5實(shí)現(xiàn)光譜信息的采集和存儲(chǔ),此時(shí)定標(biāo)光源71處在成像光路外。在定標(biāo)模式下,定標(biāo)器7通過活動(dòng)部件72將定標(biāo)光源71移入光路中,實(shí)現(xiàn)定標(biāo)功能。為了滿足全孔徑全視場定標(biāo),定標(biāo)器7需要覆蓋儀器的口徑和視場,定標(biāo)器7中會(huì)出現(xiàn)與指向鏡6尺寸相當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)元件。而且觀測和定標(biāo)模式需要切換定標(biāo)器7的位置,儀器需預(yù)留較大空間滿足定標(biāo)器7的安裝,因此光譜儀器在體積、質(zhì)量和功耗等方面提出更多的要求?;顒?dòng)部件72是制約儀器可靠性的重要因素,大多數(shù)儀器失效均是由活動(dòng)部件72故障引起的,定標(biāo)器7如果卡在正常光路中不能正常移出光路,將嚴(yán)重影響儀器工作導(dǎo)致失效,因此獨(dú)立的活動(dòng)部件72大大增加了儀器的失效幾率。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
有鑒于此,本發(fā)明的目的在于提供一種空間光譜輻射測試系統(tǒng),可以滿足全孔徑全視場的定標(biāo)需求,且不會(huì)單獨(dú)增加大尺寸的光學(xué)元件,提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠性。其具體方案如下:
一種空間光譜輻射測試系統(tǒng),包括:雙面反射鏡、定標(biāo)光源、空間光譜儀器,以及位于所述雙面反射鏡的軸所在位置上的用于控制所述雙面反射鏡旋轉(zhuǎn)的活動(dòng)部件;
所述雙面反射鏡的一面為漫反射面結(jié)構(gòu),另一面為鏡面結(jié)構(gòu);
所述雙面反射鏡位于所述空間光譜儀器入光口的前方位置;所述定標(biāo)光源位于所述雙面反射鏡和所述空間光譜儀器之間。
優(yōu)選地,在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述空間光譜輻射測試系統(tǒng)中,所述漫反射面結(jié)構(gòu)與所述鏡面結(jié)構(gòu)的尺寸相同。
優(yōu)選地,在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述空間光譜輻射測試系統(tǒng)中,所述雙面反射鏡為由所述漫反射面結(jié)構(gòu)、中間層結(jié)構(gòu)及所述鏡面結(jié)構(gòu)而形成的三明治結(jié)構(gòu),所述中間層結(jié)構(gòu)為由多個(gè)支撐結(jié)構(gòu)相結(jié)合組成的中空輕量化結(jié)構(gòu)。
優(yōu)選地,在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述空間光譜輻射測試系統(tǒng)中,所述中間層結(jié)構(gòu)沿從漫反射面結(jié)構(gòu)指向所述鏡面結(jié)構(gòu)方向上的截面形狀為蜂窩狀、網(wǎng)狀或折線狀。
優(yōu)選地,在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述空間光譜輻射測試系統(tǒng)中,所述雙面反射鏡為由具有所述鏡面結(jié)構(gòu)的指向鏡和具有所述漫反射面結(jié)構(gòu)的漫反射板而形成的一體化結(jié)構(gòu);所述漫反射板集成在所述指向鏡的背部。
優(yōu)選地,在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述空間光譜輻射測試系統(tǒng)中,所述漫反射面結(jié)構(gòu)的材料為鋁合金材料。
優(yōu)選地,在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述空間光譜輻射測試系統(tǒng)中,所述漫反射面結(jié)構(gòu)和所述鏡面結(jié)構(gòu)的表面均設(shè)置有保護(hù)膜。
優(yōu)選地,在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述空間光譜輻射測試系統(tǒng)中,所述空間光譜儀器包括依次設(shè)置在傳輸光路上的望遠(yuǎn)系統(tǒng)、匯聚系統(tǒng)、分光系統(tǒng),成像系統(tǒng)和探測器。
本發(fā)明所提供的一種空間光譜輻射測試系統(tǒng),包括:雙面反射鏡、定標(biāo)光源、空間光譜儀器,以及位于雙面反射鏡的軸所在位置上的用于控制雙面反射鏡旋轉(zhuǎn)的活動(dòng)部件;雙面反射鏡的一面為漫反射面結(jié)構(gòu),另一面為鏡面結(jié)構(gòu);雙面反射鏡位于空間光譜儀器入光口的前方位置;定標(biāo)光源位于雙面反射鏡和空間光譜儀器之間。本發(fā)明采用雙面反射鏡和定標(biāo)光源可以實(shí)現(xiàn)空間光譜儀器的指向和定標(biāo)功能,滿足全孔徑全視場的定標(biāo)需求,且不會(huì)單獨(dú)增加大尺寸的光學(xué)元件,大幅簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu),減小了體積和質(zhì)量,降低了活動(dòng)部件的功耗等在軌資源需求,提高了系統(tǒng)的可靠性。
附圖說明
為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案,下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹,顯而易見地,下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實(shí)施例,對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講,在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下,還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。
圖1為現(xiàn)有技術(shù)中空間光譜輻射測試系統(tǒng)的光路示意圖;
圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的空間光譜輻射測試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的雙面反射鏡的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的在目標(biāo)觀測模式下,空間光譜輻射測試系統(tǒng)的具體光路示意圖;
圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的在太陽定標(biāo)模式下,空間光譜輻射測試系統(tǒng)的具體光路示意圖;
圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的在內(nèi)定標(biāo)模式下,空間光譜輻射測試系統(tǒng)的具體光路示意圖。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖,對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述,顯然,所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例,而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例,本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例,都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
本發(fā)明提供一種空間光譜輻射測試系統(tǒng),如圖2和圖3所示,包括:雙面反射鏡10、定標(biāo)光源20、空間光譜儀器30,以及位于雙面反射鏡10的軸所在位置上的用于控制雙面反射鏡10旋轉(zhuǎn)的活動(dòng)部件40;
雙面反射鏡10的一面為漫反射面結(jié)構(gòu)101,另一面為鏡面結(jié)構(gòu)102;
雙面反射鏡10位于空間光譜儀器30入光口的前方位置;定標(biāo)光源20位于雙面反射鏡10和空間光譜儀器30之間。
需要說明的是,如圖1所示,定標(biāo)光源20、雙面反射鏡10與空間光譜儀器30三者不在同一直線上,便于定標(biāo)光源20發(fā)出的光線可以通過雙面反射鏡10的漫反射面結(jié)構(gòu)101漫反射進(jìn)入空間光譜儀器30,并且在定標(biāo)光源20為關(guān)閉狀態(tài)時(shí),不影響其他光線的傳輸。
在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述空間光譜輻射測試系統(tǒng)中,采用雙面反射鏡和定標(biāo)光源可以實(shí)現(xiàn)空間光譜儀器的指向和定標(biāo)功能,即通過漫反射面結(jié)構(gòu)將定標(biāo)光源移入空間光譜儀器的全光路中,以實(shí)現(xiàn)定標(biāo)功能;滿足全孔徑全視場的定標(biāo)需求,且不會(huì)單獨(dú)增加大尺寸的光學(xué)元件,大幅簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu),減小了體積和質(zhì)量,降低了活動(dòng)部件的功耗等在軌資源需求,提高了系統(tǒng)的可靠性。
進(jìn)一步地,需要說明的是,位于雙面反射鏡10的軸所在位置上的用于控制雙面反射鏡10旋轉(zhuǎn)的活動(dòng)部件40,這樣可以通過活動(dòng)部件40旋轉(zhuǎn)分時(shí)使漫反射面結(jié)構(gòu)101和鏡面結(jié)構(gòu)102移入光路,實(shí)現(xiàn)指向和定標(biāo)功能。該活動(dòng)部件的體積和質(zhì)量較小,不會(huì)影響整體系統(tǒng)的外形尺寸和可靠性。
在具體實(shí)施時(shí),在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述空間光譜輻射測試系統(tǒng)中,如圖2和圖3所示,漫反射面結(jié)構(gòu)101與鏡面結(jié)構(gòu)102的尺寸可以設(shè)置相同,對(duì)于漫反射面結(jié)構(gòu)101與鏡面結(jié)構(gòu)102的具體尺寸,只要滿足漫反射面結(jié)構(gòu)101與鏡面結(jié)構(gòu)102的尺寸覆蓋空間光譜儀器30的全視場和全孔徑即可,在此不做限定。
對(duì)于雙面反射鏡的具體結(jié)構(gòu)可以有多種實(shí)施方式,具體列舉以下幾種:
在第一種實(shí)施方式中,在具體實(shí)施時(shí),如圖3所示,雙面反射鏡10可以設(shè)置為由漫反射面結(jié)構(gòu)101、中間層結(jié)構(gòu)103及鏡面結(jié)構(gòu)102而形成的三明治結(jié)構(gòu),中間層結(jié)構(gòu)103為由多個(gè)支撐結(jié)構(gòu)相結(jié)合組成的中空輕量化結(jié)構(gòu);
這里所指的中空輕量化結(jié)構(gòu)沿從漫反射面結(jié)構(gòu)指向鏡面結(jié)構(gòu)方向上的截面形狀可以為蜂窩狀、網(wǎng)狀或折線狀,實(shí)現(xiàn)減輕重量的目的。圖3中的中空輕量化結(jié)構(gòu)的截面形狀為折線狀,也可以理解為正立中空的三角形和倒立中空的三角形緊挨且交錯(cuò)排列組合而成的形狀。
在第二種實(shí)施方式中,在具體實(shí)施時(shí),雙面反射鏡可以設(shè)置為由具有鏡面結(jié)構(gòu)101的指向鏡和具有漫反射面結(jié)構(gòu)102的漫反射板而形成的一體化結(jié)構(gòu);此時(shí)漫反射板應(yīng)集成在指向鏡的背部;
在第三種實(shí)施方式中,在具體實(shí)施時(shí),可以將具有鏡面結(jié)構(gòu)的指向鏡的背部直接做成漫反射面,形成雙面反射鏡,這樣只將指向鏡背部進(jìn)行合理利用,未增加任何光學(xué)元件和機(jī)械零件,就可以使指向鏡具有定標(biāo)功能。
以上三種實(shí)施方式中雙面反射鏡的設(shè)計(jì)均可以省去定標(biāo)器的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu),省去覆蓋光學(xué)系統(tǒng)口徑和視場的大尺寸光學(xué)元件,大幅降低定標(biāo)功能實(shí)現(xiàn)所占用的資源,使光譜儀器的更簡化、緊湊和可靠。需要說明的是,對(duì)于雙面反射鏡的結(jié)構(gòu)也可以是其它形式,例如鏡面結(jié)構(gòu)的制作可采用在漫反射面結(jié)構(gòu)基底上鑲嵌或拼接的方法制作;鑲嵌或拼接后鏡面結(jié)構(gòu)與漫反射面結(jié)構(gòu)之間的角度位置關(guān)系可任意更改。
在具體實(shí)施時(shí),在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述空間光譜輻射測試系統(tǒng)中,漫反射面結(jié)構(gòu)的材料可以設(shè)置為鋁合金材料,這樣可以使加工成的漫反射面結(jié)構(gòu)具有較好的朗伯特性和穩(wěn)定性。在此,可以直接將鋁合金基底材料按照使用要求加工成具有一定外形尺寸和鏡厚比的雙面鏡原型,通過加工中空輕量化結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)減輕重量。
另外,具體地,可以在機(jī)械加工完成的雙面鏡鏡坯的一面通過物理磨砂和化學(xué)腐蝕的方法將其制作成漫反射面結(jié)構(gòu),然后將另一面按照傳統(tǒng)的鏡面加工工藝制作成鏡面結(jié)構(gòu)。
之后,在具體實(shí)施時(shí),在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述空間光譜輻射測試系統(tǒng)中,漫反射面結(jié)構(gòu)和鏡面結(jié)構(gòu)的表面均可以設(shè)置有保護(hù)膜,即在兩個(gè)光學(xué)表面分別鍍制保護(hù)膜,增加光學(xué)性能的穩(wěn)定性。
在具體實(shí)施時(shí),在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述空間光譜輻射測試系統(tǒng)中,如圖4至圖6所示,空間光譜儀器30可以包括依次設(shè)置在傳輸光路上的望遠(yuǎn)系統(tǒng)301、匯聚系統(tǒng)302、分光系統(tǒng)303,成像系統(tǒng)304和探測器305。
基于同一發(fā)明構(gòu)思,本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種空間光譜輻射測試方法,由于該方法解決問題的原理與前述一種空間光譜輻射測試系統(tǒng)相似,因此該方法的實(shí)施可以參見空間光譜輻射測試系統(tǒng)的實(shí)施,重復(fù)之處不再贅述。
在具體實(shí)施時(shí),在不同模式下,本發(fā)明實(shí)施例提供的空間光譜輻射測試方法,具體包括:
在目標(biāo)觀測模式下,定標(biāo)光源處于關(guān)閉狀態(tài),將目標(biāo)的光譜信息通過雙面反射鏡的鏡面結(jié)構(gòu)反射進(jìn)行空間光譜儀器,反射光線通過空間光譜儀器進(jìn)行光譜分光和采集;
在太陽定標(biāo)模式下,定標(biāo)光源處于關(guān)閉狀態(tài),將太陽光通過雙面反射鏡的漫反射面結(jié)構(gòu)漫反射進(jìn)行空間光譜儀器,漫反射光線通過光譜儀儀器對(duì)全光路進(jìn)行標(biāo)定;
在內(nèi)定標(biāo)模式下,定標(biāo)光源處于打開狀態(tài),光源產(chǎn)生的光線將通過雙面反射鏡的漫反射面結(jié)構(gòu)漫反射進(jìn)行空間光譜儀器,漫反射光線通過光譜儀儀器對(duì)全光路進(jìn)行標(biāo)定。
具體地,如圖4所示,當(dāng)空間光譜儀器工作在目標(biāo)觀測模式下,雙面反射鏡10的鏡面結(jié)構(gòu)102旋轉(zhuǎn)至圖示角度,將觀測目標(biāo)50的光譜信息反射進(jìn)入光學(xué)系統(tǒng),此時(shí)定標(biāo)光源20處于關(guān)閉狀態(tài),不會(huì)影響光學(xué)系統(tǒng)的正常功能,目標(biāo)光譜信息依次通過望遠(yuǎn)系統(tǒng)301、匯聚系統(tǒng)302、分光系統(tǒng)303、成像系統(tǒng)304和探測器305完成光譜分光和采集;
如圖5所示,當(dāng)空間光譜儀器工作在太陽定標(biāo)模式下,雙面反射鏡10的漫反射面結(jié)構(gòu)101旋轉(zhuǎn)圖示角度,將太陽光漫反射進(jìn)入光學(xué)系統(tǒng),此時(shí)定標(biāo)光源20處于關(guān)閉狀態(tài),漫反射光線依次通過空間光譜儀器各分系統(tǒng)對(duì)儀器的全光路進(jìn)行標(biāo)定;
如圖6所示,當(dāng)空間光譜儀器工作在內(nèi)定標(biāo)模式下,雙面反射鏡10的漫反射面結(jié)構(gòu)101旋轉(zhuǎn)圖示角度,定標(biāo)光源20打開,光線將通過漫反射面結(jié)構(gòu)101散射進(jìn)入光學(xué)系統(tǒng),此時(shí)雙面反射鏡10的鏡面結(jié)構(gòu)102遮擋了入光口,外部光線無法進(jìn)入光學(xué)系統(tǒng),漫反射光線依次經(jīng)過空間光譜儀器各分系統(tǒng)對(duì)儀器的全光路進(jìn)行標(biāo)定。
本發(fā)明實(shí)施例提供的一種空間光譜輻射測試系統(tǒng),包括:雙面反射鏡、定標(biāo)光源、空間光譜儀器,以及位于雙面反射鏡的軸所在位置上的用于控制雙面反射鏡旋轉(zhuǎn)的活動(dòng)部件;雙面反射鏡的一面為漫反射面結(jié)構(gòu),另一面為鏡面結(jié)構(gòu);雙面反射鏡位于空間光譜儀器入光口的前方位置;定標(biāo)光源位于雙面反射鏡和空間光譜儀器之間。本發(fā)明采用雙面反射鏡和定標(biāo)光源可以實(shí)現(xiàn)空間光譜儀器的指向和定標(biāo)功能,滿足全孔徑全視場的定標(biāo)需求,且不會(huì)單獨(dú)增加大尺寸的光學(xué)元件,大幅簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu),減小了體積和質(zhì)量,降低了活動(dòng)部件的功耗等在軌資源需求,提高了系統(tǒng)的可靠性。
最后,還需要說明的是,在本文中,諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個(gè)實(shí)體或者操作與另一個(gè)實(shí)體或操作區(qū)分開來,而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且,術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含,從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素,而且還包括沒有明確列出的其他要素,或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下,由語句“包括一個(gè)……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。
以上對(duì)本發(fā)明所提供的空間光譜輻射測試系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)介紹,本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述,以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想;同時(shí),對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員,依據(jù)本發(fā)明的思想,在具體實(shí)施方式及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處,綜上所述,本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。