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气象辐射标定系统中太阳模拟器的设计

刘石,  张国玉,  孙高飞,  苏拾,  王凌云,  高玉军

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刘石, 张国玉, 孙高飞, 苏拾, 王凌云, 高玉军. 气象辐射标定系统中太阳模拟器的设计[J]. 红外与激光工程, 2013, 42(5): 1345-1349.
引用本文: 刘石, 张国玉, 孙高飞, 苏拾, 王凌云, 高玉军. 气象辐射标定系统中太阳模拟器的设计[J]. 红外与激光工程, 2013, 42(5): 1345-1349.
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Liu Shi, Zhang Guoyu, Sun Gaofei, Su Shi, Wang Lingyun, Gao Yujun. Design of solar simulator in the meteorological radiation calibration system[J]. Infrared and Laser Engineering, 2013, 42(5): 1345-1349.
Citation: Liu Shi, Zhang Guoyu, Sun Gaofei, Su Shi, Wang Lingyun, Gao Yujun. Design of solar simulator in the meteorological radiation calibration system[J]. Infrared and Laser Engineering, 2013, 42(5): 1345-1349.
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气象辐射标定系统中太阳模拟器的设计

  • 1.

    长春理工大学 光电工程学院,吉林 长春 130022;

  • 2.

    吉林省光电测控仪器工程技术研究中心,吉林 长春 130022;

  • 3.

    中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林 长春 130022

基金项目: 

国家公益性行业科技专项资助（GYHY200706003，GYHY201006043）;吉林省科技发展计划（20118012）

详细信息
    作者简介:

    刘石（1986- ），男，博士生，主要从事光学设计、航天器地面标定与测试。Email：363860604@qq.com；张国玉（1962- ），男，教授，博士生导师，博士，主要从事空间科学与技术、光电仪器与检测技术等方面的研究。Email：zh_guoyu@yahoo.com.cn

    刘石（1986- ），男，博士生，主要从事光学设计、航天器地面标定与测试。Email：363860604@qq.com；张国玉（1962- ），男，教授，博士生导师，博士，主要从事空间科学与技术、光电仪器与检测技术等方面的研究。Email：zh_guoyu@yahoo.com.cn

  • 中图分类号: TN21

Design of solar simulator in the meteorological radiation calibration system

  • 1.

    Changchun University of Science and Technology,Changchun 130022,China;

  • 2.

    Jilin Engineering Research Center of Photoelectric Measurement & Control Instruments,Changchun 130022,China;

  • 3.

    Changchun Institute of Optics,Fine Machines and Physics,Chinese Academy of Sciences,Changchun 130022,China

  • 摘要: 为了解决对太阳辐射测量仪器的检测问题，提出一种高精度的气象辐射标定系统。重点阐述了系统中太阳模拟器聚光系统、光学积分器的优化技术；详细论述了影响太阳模拟器均匀度的积分器像差以及积分器投影镜组的离焦效果，并提出最佳离焦量的经验公式，设计了准直光学系统，并用LightTools软件对系统进行仿真；最后，对系统中的太阳模拟器进行测试。测试数据表明：该太阳模拟器可模拟一个太阳常数，辐照面范围为200 mm，辐照不均匀度在60 mm范围内小于1%，在（60-200）mm范围内小于2%，不稳定度优于1%/h，满足气象辐射标定系统的要求。
    Abstract: In order to solve the problem that how to measure solar radiation measure instrument, a kind of high precision meteorological radiation calibration system was put forward. The optimization technique of focusing system and optical integrator was described; integrator aberration which influenced the uniformity of sun simulator in detail and defocusing effect of projector lens were discussed. The optimal defocus distance formula was put forward at the same time. The collimating optical system and simulated the system in LightTools were designed. Finally, solar simulator was tested. The results show that it can simulate one solar constant with irradiation range of 200 mm, working distance of 1 000 mm. Irradiation nonuniformity in 60 mm range is less than 1%, and in(60-200)mm is less than 2%, instability is better than 1%/h, which meets the requirements of meteorological radiation calibration system.
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出版历程
  • 收稿日期:  2012-09-02
  • 修回日期:  2012-10-15
  • 刊出日期:  2013-05-25

气象辐射标定系统中太阳模拟器的设计

  • 1. 长春理工大学 光电工程学院,吉林 长春 130022;
  • 2. 吉林省光电测控仪器工程技术研究中心,吉林 长春 130022;
  • 3. 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林 长春 130022
    • 作者简介:

    刘石（1986- ），男，博士生，主要从事光学设计、航天器地面标定与测试。Email：363860604@qq.com；张国玉（1962- ），男，教授，博士生导师，博士，主要从事空间科学与技术、光电仪器与检测技术等方面的研究。Email：zh_guoyu@yahoo.com.cn

    刘石（1986- ），男，博士生，主要从事光学设计、航天器地面标定与测试。Email：363860604@qq.com；张国玉（1962- ），男，教授，博士生导师，博士，主要从事空间科学与技术、光电仪器与检测技术等方面的研究。Email：zh_guoyu@yahoo.com.cn

  • 收稿日期: 2012-09-02
  • 修回日期: 2012-10-15
  • 刊出日期: 2013-05-25
基金项目:

国家公益性行业科技专项资助（GYHY200706003，GYHY201006043）;吉林省科技发展计划（20118012）

  • 中图分类号: TN21

摘要: 为了解决对太阳辐射测量仪器的检测问题，提出一种高精度的气象辐射标定系统。重点阐述了系统中太阳模拟器聚光系统、光学积分器的优化技术；详细论述了影响太阳模拟器均匀度的积分器像差以及积分器投影镜组的离焦效果，并提出最佳离焦量的经验公式，设计了准直光学系统，并用LightTools软件对系统进行仿真；最后，对系统中的太阳模拟器进行测试。测试数据表明：该太阳模拟器可模拟一个太阳常数，辐照面范围为200 mm，辐照不均匀度在60 mm范围内小于1%，在（60-200）mm范围内小于2%，不稳定度优于1%/h，满足气象辐射标定系统的要求。

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