專利名稱：星載測風f-p干涉光譜儀星上定標裝置的制作方法
技術領域：
本發明屬于星上定標領域，具體涉及一種星載測風F-P干涉光譜儀星上定標裝置。
背景技術：
星載測風F-P干涉光譜儀主要通過觀測大氣中氣輝譜線的多普勒頻移和展寬來確定風速、風向及溫度，同時還可以探測某些原子或者分子的濃度，用于分析大氣能量轉換和動力過程以及大氣的組成，因此在環境保護、航空航天、國家安全等方面有著廣泛的應用前景。星載測風F-P干涉光譜儀要得到量化應用，必須對其進行定標，建立儀器輸出數據與儀器入瞳處的輸入之間的關系。由于發射過程的超重力作用、環境的變化、儀器故障或者老化等，光譜儀進入軌道后需要對其進行星上定標，定期監測儀器性能參數的變化情況。但是現有技術中缺少對星載測風F-P干涉光譜儀的星上定標裝置。星載風場探測F-P干涉儀的星上定標技術，是其進行高精度風速測量的基本保障，為該類儀器的關鍵技術之一，研究需求迫切。大氣風場星載探測光譜儀的星上定標:1)不需要絕對定標，但相對定標很重要；2)譜線位置的微小變化都影響到風速的計算結果，因此對波長漂移進行監測的光譜定標非
常重要。本發明針對星載測風F-P干涉光譜儀星上定標的特點，對這一基礎性、關鍵性問題開展研究，提供一種星載測風F-P干涉光譜儀星上定標裝置。
發明內容
本發明的發明目的:為空缺的星載測風F-P干涉光譜儀星上定標技術提供一種星載測風F-P干涉光譜儀星上定標裝置。本發明的技術解決方案:星載測風F-P干涉光譜儀星上定標裝置，其特殊之處在于:包括標準燈供電控制系統、均勻照明系統以及監視光路，所述均勻照明系統包括光源、勻光裝置以及成像系統，所述光源包括鎢燈、第一氣體放電燈以及第二氣體放電燈； 所述標準燈供電控制系統給光源提供電壓；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，第一棱鏡的一個端面與第二棱鏡的一個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端面與第三棱鏡的一個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端面為毛玻璃，所述第一氣體放電燈的出射光依次透過第一棱鏡、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第二棱鏡，經過第一半反半透分光膜的反射后透過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過成像系統進入第三棱鏡，經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。還包括用于感應鎢燈亮度的光電二極管，所述光電二極管將感應到的鎢燈的亮度發送給控制中心。星載測風F-P干涉光譜儀星上定標裝置，其特殊之處在于:包括標準燈供電控制系統、均勻照明系統以及監視光路，所述均勻照明系統包括光源和積分球，所述光源包括鎢燈、第一氣體放電燈以及第二氣體放電燈；所述積分球上設置有三個安裝孔，所述鎢燈、第一氣體放電燈以及第二氣體放電燈依次設置在三個安裝孔內，所述標準燈供電控制系統給光源提供電壓；所述積分球的出口處設置有監視光路，所述監視光路為光纖束。還包括用于感應鎢燈亮度的光電二極管，所述光電二極管將感應到的鎢燈的亮度發送給控制中心。上述三個安裝孔均勻分布在積分球上。本發明所具有的優點:1、性能穩定。本發明所采用的光學元器件的損耗低，可有效利用的光能比較多。2、功能齊全，本發明所提供的定標裝置不但能做光譜定標還可以做輻射定標；3、本發明采用由光纖排列組合形成的光纖束做為監視光路，安裝方便，節省空間。
圖1為本發明星載測風F-P干涉光譜儀星上定標裝置結構示意圖；圖2為本發明均勻照明系統的光源示意圖；圖3為本發明棱鏡勻光星上定標系統的結構示意圖；圖4為本發明積分球勻光星上定標系統的結構示意圖；其中附圖標記為: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,11-第一氣體放電燈，12-第二氣體放電燈，13-鎢燈。
具體實施例方式從儀器研制角度講，星上定標系統應實現均勻、穩定、強度可控的標準輻射輸出，系統一般由標準燈供電控制系統、均勻照明系統和監視光路組成，如圖1所示。通常標準燈供電控制系統從專業光源生產廠家定制，標準燈供電控制系統給光源提供電壓；均勻照明系統中的光源可考慮柯勒照明或積分球均勻照明。根據F-P干涉儀的總體方案，監視光路由光纖束引出并與望遠鏡視場進行拼接。綜合上述星載F-P測風干涉儀對星上定標系統的要求和定標系統方案設計的思路，本發明提出了兩種不同合光勻光照明系統的F-P測風干涉儀星上定標系統。棱鏡方案:
均勻照明系統包括光源、勻光裝置、成像系統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，電源的一端與標準燈供電控制系統連接，另一端通過導線與燈連接。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，第一棱鏡的一個端面與第二棱鏡的一個端面粘接且粘接處鍍有第一半反半透分光膜，第二棱鏡的另一個端面與第三棱鏡的一個端面粘接且粘接處鍍有第二半反半透分光膜，第三棱鏡的另一個端面為毛玻璃6，第一氣體放電燈的出射光依次透過第一棱鏡、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第二棱鏡，經過第一半反半透分光膜的反射后透過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；鎢燈的出射光經過成像系統進入第三棱鏡，經第二半反半透分光膜反射，從第三棱鏡的毛玻璃處透射；監視光路采用光纖束，光纖束接收從第三棱鏡的毛玻璃處透射的透射光。監視光路由光纖束引出并與望遠鏡視場進行拼接，給到探測器進行探測。光電二極管將感應到的鎢燈的亮度發送給控制中心。鎢燈輸出寬譜白光，經過帶通濾光片后得到儀器光譜響應范圍內的復色光譜用于相對輻射定標。星上定標系統中的鎢燈要求尺寸小，且功率穩定以保證其光譜的穩定。光譜定標采用兩個氣體放電燈(第一氣體放電燈和第一氣體放電燈)，可以交叉驗證，內充惰性氣體。氣體放電燈輸出的多條線譜經過窄帶濾光片的選擇后，得到一條線譜用于波長漂移定標。光譜定標燈內的氣體是根據目標譜線的波長來確定的，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定性是關鍵性指標。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標準燈光路合成一路，用于波長定標的氣體放電燈功率和均勻性要求低一些，通過隨機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，光路中兩次經過半反半透分光膜。相對輻射定標的鎢燈光源的均勻性要求高，加入柯勒照明光路，將經過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:為標定測風F-P干涉儀，定標系統需要能提供均勻的標準輻亮度光源，積分球是可用手段之一。積分球是內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壁，并在球壁上開窗口作為輻亮度標準光源。此方案的優點是光路簡單、光源的均勻性好。不足的是燈泡無法與供電、控制系統進行模塊化設計。基于積分球的星載F-P干涉儀星上定標系統組成如圖4所示，積分球上設置有三個安裝孔，鎢燈、第一氣體放電燈以及第二氣體放電燈依次設置在三個安裝孔內；光電二極管將感應到的鎢燈的亮度發送給控制中心。測風F-P干涉儀星上標定零風線位置和通道相對響應要利用均勻的線譜標準光源和均勻的復色光源，其中相對輻射定標對光源的均勻性要求更高，本方案中通過積分球的設計和定標光纖束的混光作用保證標準光源的均勻性。
權利要求
1.星載測風F-P干涉光譜儀星上定標裝置，其特征在于:包括標準燈供電控制系統、均勻照明系統以及監視光路， 所述均勻照明系統包括光源、勻光裝置以及成像系統， 所述光源包括鎢燈、第一氣體放電燈以及第二氣體放電燈； 所述標準燈供電控制系統給光源提供電壓； 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，第一棱鏡的一個端面與第二棱鏡的一個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端面與第三棱鏡的一個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端面為毛玻璃， 所述第一氣體放電燈的出射光依次透過第一棱鏡、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第二棱鏡，經過第一半反半透分光膜的反射后透過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過成像系統進入第三棱鏡，經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.根據權利要求1所述的星載測風F-P干涉光譜儀星上定標裝置，其特征在于:還包括用于感應鎢燈亮度的光電二極管，所述光電二極管將感應到的鎢燈的亮度發送給控制中心。
3.星載測風F-P干涉光譜儀星上定標裝置，其特征在于:包括標準燈供電控制系統、均勻照明系統以及監視光路，所述均勻照明系統包括光源和積分球，所述光源包括鎢燈、第一氣體放電燈以及第二氣體放電燈； 所述積分球上設置有三個安裝孔，所述鎢燈、第一氣體放電燈以及第二氣體放電燈依次設置在三個安裝孔內，所述標準燈供電控制系統給光源提供電壓； 所述積分球的出口處設置有監視光路，所述監視光路為光纖束。
4.根據權利要求3所述的星載測風F-P干涉光譜儀星上定標裝置，其特征在于:還包括用于感應鎢燈亮度的光電二極管，所述光電二極管將感應到的鎢燈的亮度發送給控制中心。
5.根據權利要求3或4所述的星載測風F-P干涉光譜儀星上定標裝置，其特征在于:所述三個安裝孔均勻分布在積分球上。
全文摘要
本發明涉及一種星載測風F-P干涉光譜儀星上定標裝置，包括標準燈供電控制系統、光源、勻光裝置以及成像系統以及監視光路，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第二棱鏡，經過第一半反半透分光膜的反射后透過第三棱鏡和第二半反半透分光膜，從毛玻璃處透射；鎢燈的出射光經過成像系統進入第三棱鏡，經第二半反半透分光膜反射。本發明為空缺的星載測風F-P干涉光譜儀星上定標技術提供一種定標裝置，本發明可有效利用的光能比較多。
文檔編號G01J3/45GK103207017SQ20131009500
公開日2013年7月17日 申請日期2013年3月22日 優先權日2013年3月22日
發明者石大蓮, 馮玉濤, 白清蘭, 孫劍, 汶德勝 申請人:中國科學院西安光學精密機械研究所