[发明专利]高精度太阳细分光谱辐照度测量方法与装置

说明书

技术领域

本发明涉及光辐射测量领域和遥感科学领域，尤其是一种高精度太阳细分光谱辐照度测量方法与装置。

背景技术

太阳辐射是影响地球大气动力学、海洋动力学和全球能量平衡的决定性因素，与地球大气层和气候变化存在着相关性。评估太阳辐射变化在长期的全球气候和环境变化中所起的作用，并将它和人类影响因素如温室效应加以区分，需要根据长期精确的观测结果才能得到有说服力的结论。太阳辐射与光谱密切相关，并经过大气对波长选择性的吸收和散射影响着天气过程和气候变化，对太阳细分光谱辐射照度的观测具有特别重要的意义。

传统上对太阳辐射的观测主要集中在总辐照度变化，并且精度也受到了一定的限制。目前在大气科学与遥感领域虽然也有分光谱的太阳辐射观测设备，但这些设备并不是用于太阳辐射本身变化的观测，而是通过观测太阳光谱辐射与理论上的大气层外太阳光谱辐照度的相对变化，用于计算大气气溶胶光学厚度等参数，存在着光谱通道少、精度低、稳定性低等不足。

太阳辐射的相对变化幅度很小，一个11年的太阳周期内约变化0.1％，这对太阳绝对辐照度的观测提出了极高的精度要求，已接近于目前光辐射计量的最高水平，传统的太阳辐射观测设备无法满足这样的观测精度要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种高精度、绝对辐照度、自动化程度高的太阳细分光谱辐射度观测装置及方法，以克服已有技术的不足。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

高精度太阳细分光谱辐射照度观测装置，包括有转动安装于二维转台上的棱镜光谱仪，所述棱镜光谱仪包括壳体，壳体外部固定有太阳跟踪器，所述太阳跟踪器电连接外部控制装置，外部控制装置根据太阳跟踪器的反馈信号控制二维转台带动棱镜光谱仪转动对准太阳，其特征在于：所述壳体一个端面开有供太阳光入射的多个信号光入光口及多个参考光入光口，壳体内设置有两个呈镜像对称的可转动的费里棱镜，及呈镜像对称的分别与费里棱镜一一配合的陷阱探测器，每个费里棱镜其反射面各自对准壳体上不同的信号光入光口，太阳光从信号光入光口入射至所述费里棱镜，被费里棱镜反射至所述陷阱探测器，一个费里棱镜及与之配合的一个陷阱探测器分别构成棱镜光谱探测单元；壳体内还设置有与两个费里棱镜光路配合的耦合望远镜，所述耦合望远镜包括镜筒及分别设置于镜筒两端的且反射面相对的二个球面反射镜，两球面反射镜之间设置有狭缝，转动费里棱镜时，所述费里棱镜的反射光入射至所述耦合望远镜一端侧壁开孔入射到其中一个球面反射镜上，反射光经过狭缝，被耦合望远镜另一端的球面反射镜依次反射后，从耦合望远镜另一端侧壁上开孔出射至另一个费里棱镜，实现两个光谱探测单元的相互定标；还包括分别与棱镜光谱探测单元一一配合的两个参考光接收单元，所述参考光接收单元包括凹面镜和与凹面镜光路配合的线阵列探测器，所述凹面镜其凹面分别对准不同的参考光入光口，太阳光从参考光入光口入射至凹面镜，被凹面镜反射至线阵列探测器，所述线阵列探测器电连接外部控制装置。

外部控制装置根据线阵列探测器的反馈信号控制所述费里棱镜转动。

所述的高精度太阳细分光谱辐照度观测装置，其特征在于：所述凹面镜固定于费里棱镜顶端与费里棱镜共同转动，所述参考光入光口与信号光入光口上下设置。

所述的高精度太阳细分光谱辐照度观测装置观测高精度太阳细分光谱辐射照的方法，其特征在于：太阳跟踪器通过比较入射太阳光在空间方向的大小，反馈控制二维转台转动，使棱镜光谱仪始终对准太阳，太阳光从棱镜光谱仪壳体上的信号光入光口及参考光入光口入射至棱镜光谱仪；