海洋技术Vol.22・No.lOCEANTECHNOLOGYMarch.2003光学仪器实验室绝对辐射定标及现场质量跟踪汪小勇李铜基（国家海洋技术中心，天津市300111）摘要：为保证现场测■离水辐射率的精度，对现场测就光谱仪进行严格的实验室绝对辐射定标是必不可少的.另外，由于现场试验环境复杂，要在野外长期试验，需要随时监测仪器的工作状态是否稳定。文章以加拿大Satlantic公司的光学仪器航空模拟器（SAS-II）为例来阐述实验室绝对辐射定标的方法，类似可推广至同类光学传感器的实验室绝对辐射定标；根据SeaWiFS质量监控器（SQM-II）监测剖面仪/表面仪的变化来阐述现场质量跟踪的方法。■关■词：标准灯；绝对辐射定标；质量跟踪中图分类号；0432文敵标识码：B文章编号：1003-2029（2003）01-0029-05第22花第1期2003年3月实验室绝对辐射定标1.1原理1.1.1绝对辐照度定标光谱辐照度定标原理如图1所示，辐射定标系统由标准灯和待定标仪器探头组成。标准灯在距离其2。处的辐照度E。是稳定的而且已知的，待定标的传感器在距离标准灯/处，我们可以利用光的辐照度变化关系来计算该点理论上的辐照度值，记为£/o&。•亦&=—（1）将在I处仪器的实测入射辐照度值E/和理论计算值E建立关系，就可实现辐照度定标。本文中实验室定标所用的定标灯F14是由中国标准计量院设计的。图2给出了标准灯F14的辐照度的波谱曲线。其中，标准灯工作电流为&5000A,灯丝中心平面与测量平面之间的距离为650mm,测議结果的相对扩展不确定度U=l・5%〜4・2%。S2标准灯辂照度波讹曲銭及在一定距■下仪•理论辐射值波廉曲拔收稿日期：2002-09-121.1.2绝对辐亮度定标光谱辐射亮度定标原理如图3所示，辐射定标系统由标准灯、光栏、标准白板和待定标仪器探头组成。标准灯垂直入射，传感器在45。方向进行测图1辐照度定标示■图1.2数据处理fto标准灯和标准白板中心相距为仁可以计算理论上经标准板反射后的辐射亮度厶。答中⑵式中：。为标准白板的反射率，本实验室使用的是100%反射率的白板，其反射率曲线如图4所示。将理论计算值厶和仪器实数码值厶'建立关系，就可实现辐射亮度定标。注意这里要考虑待定探头的视场角，要让白板充满仪器的视场。1.2.1计算理论值根据各通道的中心波长、波长响应函数和标准灯的给定值计算在实际测量距离下的理论辐照度或理论辐亮度值，记为N+：E/CA）N”“）=——（3）或者7*（入）*ZoM*（入〉=―式万—（4）1.2.2求岀实测数码值将测量所得到的数据转换成数码值，剔除异常点，然后取其平均数，将总贡献和暗电流贡献的数码值分别记为：N】和N2,则实测标准灯的数码值为:N=N\—N21.2.3建立定标方程定标方程可表述为：L=aJDN—5)(5)(6)式中：厶为仪器入瞳处辐射亮度值或者辐照度值,DN为仪器测得的计数值，a和5为定标系数曲线），一般在室外晴天无云的情况下，520nm处的表1是根据SAS辐照度及辐亮度探头在实验室定标中测得的数据，来计算的两组定标系数a和5与仪器岀厂时的定标系数的对比表。从表1的结果来看，除一个数据误差为6.01%以外，大部分误差都小于3・9%,说明仪器性能良好、稳定。同时证明这种实验室绝对辐射定标方法是可行的。2现场试验跟踪由于实验室定标的标准灯的辐射能量较太阳•来说低很多，本实验室使用的标准灯在520nm处辐照度为6pw/cm2/nm左右（参考图2中仪器在距标准灯50.58cm处理论辐照度曲线、标准白板距标准灯130cm处理论辐亮度乘以x曲线和标准灯光谱由于现场试验的环境复杂，如果现场试验期间仪器性能变化太大，则试验期间的数据就没有可比性。因此，经实验室绝对辐射定标后的仪器在现场试验期间，必须进行质St跟踪。2.1原理质量跟踪的含义是用稳定的光源来检测仪器定标方程的变化。我们在现场测屋时，采用水色质量辐照度为90卩w/cn?/nm,因此，为提高仪器得数化，它实际上是一个高稳定的便携式现场光源。据的量级，滅小系统误差，建议实验室定标时使用高反射率的标准白板。如图5所示，每次试前，将SQM-II的各参数设置为一定值，等仪器稳定后，即可将待测仪器通S3辐亮度定标示农图0«45（度）白板的反射車电试。监视仪SQM-II监试验期间仪器性能状态的变ffl4标准白板反射率*1SAS-II定标系敛对比表探头...