3~5μm红外天空亮度测量的多元定标模型

赵志军; 许方宇; 高玲; 郭杰; 徐世春; 刘忠

doi:10.3788/IRLA201783.1004004

3~5μm红外天空亮度测量的多元定标模型

doi: 10.3788/IRLA201783.1004004

赵志军^1,4,5,
许方宇^1,5, ,,
高玲²,
郭杰³,
徐世春²,
刘忠^1,5

1.
中国科学院云南天文台,云南昆明 650216;
2.
昆明物理研究所,云南昆明 650223;
3.
云南师范大学,云南昆明 650500;
4.
中国科学院大学,北京 100049;
5.
中国科学院天文大科学研究中心,北京 100012

基金项目:

国家自然科学基金联合基金（U1231117，U1431122）;江苏省自然科学基金（BK20170566）;物质科学前沿与交叉研究Ⅱ（红太阳物理）

详细信息

作者简介:
赵志军(1988-),男,博士生,主要从事地基红外天文目标与背景辐射特性方面的研究。Email:zjzhao@ynao.ac.cn

通讯作者: 许方宇(1972-),男,副研究员,博士,主要从事红外天文仪器总体设计、红外天文仪器热控等方面的研究。Email:xu_fangyu@ynao.ac.cn

中图分类号: P111;TN21

Multivariate calibration model for measurement of 3-5μm infrared sky brightness

Zhao Zhijun^1,4,5,
Xu Fangyu^{1,5
, ,},
Gao Ling²,
Guo Jie³,
Xu Shichun²,
Liu Zhong^1,5

1.
Yunnan Observatories,Chinese Academy of Sciences,Kunming 650216,China;
2.
Kunming Institute of Physics,Kunming 650223,China;
3.
Yunnan Normal University,Kunming 650500,China;
4.
University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China;
5.
Center for Astronomical Mega-Science,Chinese Academy of Sciences,Beijing 100012,China

摘要: 传统一元定标法测量红外天空亮度，面临诸多困难，如测量易受环境温度变化影响、仪器动态范围不足等。提出增加积分时间为自变量的二元定标模型，解决了仪器动态范围不足的问题；然后通过改变环境温度的系列实验，掌握了二元定标模型中仪器辐射随环境温度变化的规律；基于此，提出再增加环境温度为自变量的三元定标模型。实验数据表明，三元模型与实测数据拟合程度很高，相关系数为1.000，模型参数a、b、d，95%置信度的相对不确定度均小于0.82%，当环境保持某一温度不变时，三元模型退化为二元模型，各模型参数稳定，其相对偏差小于0.6%。最后，通过红外天空亮度实测，验证并比较了三元和二元定标模型；结果表明，三元模型定标测量法使用条件宽泛，既扩大了仪器动态范围，又不受环境温度变化影响；更重要的是，不再需要现场定标，提高了测量精度和测试效率。
- 红外 /
- 天空亮度 /
- 最小二乘 /
- 多元定标
Abstract: The traditional univariate calibration method used in measuring infrared sky brightness is confronted with many issues, and two main issues are the insufficient dynamic response of the measuring instruments as well as the influence of the ambient temperature on the measurement result. In order to extend the dynamic response of the measuring instruments, a bivariate calibration model at the constant temperature was demonstrated in the paper, and its independent variables were radiance and exposure time. Then with the experiment data acquired in many temperatures, the variation of the bivariate calibration model in different temperature was analyzed. Thus trivariate calibration model was presented at the last part, and the goodness of the fit of the model and the experiment data was best. R-square is 1.000, and the relevant uncertainties in 95% confidence degree of a, b and d, parameters of the trivariate calibration model, were all less than 0.82%, trivariate model can be degraded to bivariate at some certain temperature, the deviation of all of parameters of degraded model were less than 0.6%; Finally, with the outfield experiment of infrared sky brightness, bivariate and trivariate calibration model were validated and compared. The benefit of this trivariate calibration model is that it can extend the dynamic response of the measuring instruments, and the precision of its measuring result is not affected by the variation of ambient temperature. Hence this model can be widely used and can achieve high-precision and high-efficiency measurement without in-situ calibration.
- infrared /
- sky brightness /
- least squares /
- multivariate calibration

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3~5μm红外天空亮度测量的多元定标模型

doi: 10.3788/IRLA201783.1004004

作者简介:
赵志军(1988-),男,博士生,主要从事地基红外天文目标与背景辐射特性方面的研究。Email:zjzhao@ynao.ac.cn

通讯作者: 许方宇(1972-),男,副研究员,博士,主要从事红外天文仪器总体设计、红外天文仪器热控等方面的研究。Email:xu_fangyu@ynao.ac.cn

Multivariate calibration model for measurement of 3-5μm infrared sky brightness

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3~5μm红外天空亮度测量的多元定标模型

doi: 10.3788/IRLA201783.1004004

1. 中国科学院云南天文台,云南昆明 650216;

2. 昆明物理研究所,云南昆明 650223;

3. 云南师范大学,云南昆明 650500;

4. 中国科学院大学,北京 100049;

5. 中国科学院天文大科学研究中心,北京 100012

作者简介:
赵志军(1988-),男,博士生,主要从事地基红外天文目标与背景辐射特性方面的研究。Email:zjzhao@ynao.ac.cn

通讯作者: 许方宇(1972-),男,副研究员,博士,主要从事红外天文仪器总体设计、红外天文仪器热控等方面的研究。Email:xu_fangyu@ynao.ac.cn

English Abstract

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doi: 10.3788/IRLA201783.1004004

作者简介: 赵志军(1988-),男,博士生,主要从事地基红外天文目标与背景辐射特性方面的研究。Email:zjzhao@ynao.ac.cn

通讯作者: 许方宇(1972-),男,副研究员,博士,主要从事红外天文仪器总体设计、红外天文仪器热控等方面的研究。Email:xu_fangyu@ynao.ac.cn

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3~5μm红外天空亮度测量的多元定标模型

doi: 10.3788/IRLA201783.1004004

1. 中国科学院云南天文台,云南 昆明 650216; 2. 昆明物理研究所,云南 昆明 650223; 3. 云南师范大学,云南 昆明 650500; 4. 中国科学院大学,北京 100049; 5. 中国科学院天文大科学研究中心,北京 100012

作者简介: 赵志军(1988-),男,博士生,主要从事地基红外天文目标与背景辐射特性方面的研究。Email:zjzhao@ynao.ac.cn

通讯作者: 许方宇(1972-),男,副研究员,博士,主要从事红外天文仪器总体设计、红外天文仪器热控等方面的研究。Email:xu_fangyu@ynao.ac.cn

English Abstract

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作者简介:
赵志军(1988-),男,博士生,主要从事地基红外天文目标与背景辐射特性方面的研究。Email:zjzhao@ynao.ac.cn

1. 中国科学院云南天文台,云南昆明 650216;

2. 昆明物理研究所,云南昆明 650223;

3. 云南师范大学,云南昆明 650500;

4. 中国科学院大学,北京 100049;

5. 中国科学院天文大科学研究中心,北京 100012

作者简介:
赵志军(1988-),男,博士生,主要从事地基红外天文目标与背景辐射特性方面的研究。Email:zjzhao@ynao.ac.cn