[发明专利]一种深低温环境下模拟月壤反射光谱测量装置及方法

说明书

本申请提供一种深低温环境下模拟月壤反射光谱测量装置及方法，其中装置包括深低温真空容器；深低温真空容器的内部设有光谱测量设备和照明光源，外部设有接收组件；光谱测量设备位于保温保压的舱体内；舱体上对应光谱测量设备设有观察窗；照明光源安装在舱体的外部，位于观察窗处。根据本申请实施例提供的技术方案，通过将光谱测量设备安装在有热防护的保温保压舱体内，可为光谱测量设备提供常温常压工作环境，且有效屏蔽保温保压舱产生的热流对被测深低温模拟月壤的影响，确保测量的准确性。

技术领域

本申请涉及深空探测地面研制试验技术领域,具体涉及一种深低温环境下模拟月壤反射光谱测量装置及方法。

背景技术

月球表面永久阴影坑内探测一直是月表探测的热点，人类也寄希望于永久阴影坑内能找到水资源。月球表面永久阴影坑永远无法被太阳光照亮，对阴影坑进行原位探测时，需要使用光源照亮所探测的区域，但在设计照明光源和图像采集设备时，需要图像采集设备的响应光谱与阴影坑内月壤反射照明光源的反射光谱匹配。阴影坑内由于永远不被照亮，坑内月壤的温度在-230℃左右，该温度下月壤的反射特性未知，需要通过地面试验测量。

目前，使用液氮制冷的真空低温容器，其热沉所能达到的最低温度为-196℃，无法满足将模拟月壤降低至-230℃的需求，同时，深低温区，极小的热流也会对产品的降温产生很大的影响；以上问题亟待进行解决。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种深低温环境下模拟月壤反射光谱测量装置及方法。

第一方面，本申请提供一种深低温环境下模拟月壤反射光谱测量装置，包括深低温真空容器；深低温真空容器的内部设有光谱测量设备和照明光源，外部设有接收组件；光谱测量设备位于保温保压的舱体内；舱体上对应光谱测量设备设有观察窗；照明光源安装在舱体的外部，位于观察窗处。

进一步的，接收装置包括上位机和温度采集设备；上位机与光谱测量设备和照明光源电连接。

进一步的，深低温真空容器内还设有托盘；托盘位于观察窗处，用于盛放模拟月壤；模拟月壤内设有与温度采集设备电连接的温度传感器。

进一步的，深低温真空容器的内部为10^-3Pa量级的真空环境，温度低于-250℃。

进一步的，光谱测量设备的波长测量范围是380nm-780nm。

进一步的，观察窗在380nm-780nm波长范围内的光谱透过率大于0.9，并能承受至少一个大气压的压差。

第二方面，本申请提供一种深低温环境下模拟月壤反射光谱的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

对应光谱测量设备放置标准反射率白板，其反射率光谱曲线为r₀(λ)；

常温常压环境下，开启照明光源，获取光谱测量设备的输出信号V₀(λ)；

对应光谱测量设备放置模拟月壤，其反射率光谱曲线为r(λ)；

真空深低温环境下，开启照明光源，获取光谱测量设备的输出信号V₁(λ)；

根据公式：

V₀(λ)＝E(λ)*r₀(λ)*O(λ)*R(λ)；

V₁(λ)＝E(λ)*r(λ)*O(λ)*R(λ)；

其中E(λ)为照明光源的辐射度，O(λ)为观察窗及光谱测量设备光学系统的光谱响应曲线，R(λ)为光谱测量设备电子学系统的光谱响应曲线；

因此，深低温环境下模拟月壤的反射率光谱r(λ)表示为：