[发明专利]孔径光阑的衍射效应的检测装置及其方法

说明书

本发明涉及一种孔径光阑的衍射效应的检测装置，包括太阳模拟光源，孔径光阑，透镜，若干个挡光盘和光强检测仪。本发明还涉及一种孔径光阑的衍射效应的检测方法。通过响应函数计算实际衍射光强，通过总光强与衍射光强之差得到几何光强，通过几何光强和总光强之比获得孔径光阑的衍射效应，提升太阳辐照度绝对辐射计的绝对测量精度。

技术领域

本发明涉及光学技术领域，具体涉及一种衍射效应的检测装置及其方法，更具体的，涉及一种孔径光阑的衍射效应的检测装置及其方法。

背景技术

太阳是地球能量之源，太阳辐射输入能量超过地球系统第二大输入能量近一万倍，地球能量平衡直接取决于输入和输出的电磁辐射。即使太阳辐射仅仅发生微小变化，也将不可避免地在区域和全球范畴内对地球气候系统产生自然驱动效应，甚至改变人类历史的发展走向。利用卫星平台从空间长期观测太阳总辐照度，建立太阳辐射观测序列，可以为气候变化研究提供关键数据支撑。自1978年，美国、瑞士、比利时、中国等国家成功发射多种太阳绝对辐射计，积累了40年的空间太阳总辐照度数据。长期观测结果不仅获得了太阳常数，也揭示了TSI在不同的时间尺度上变化，从几分钟到数百万年，最为显著的是十一年的太阳周期。太阳辐射在一个太阳周期变化约0.1％，而在以周计的尺度上变化约0.2％。

太阳绝对辐射计的测量目标是辐照度(单位W/m²)，即通过孔径光阑的光功率与面积的比值。然而，由于太阳辐射经过孔径光阑时将产生衍射效应，导致通过孔径光阑的光功率的几何期望值(I_G)与实际接收到的总功率(I_T)不一致，其比值称为衍射修正系数(D＝I_G/I_T)，是太阳辐照度绝对辐射计主要修正因子之一。为提升绝对测量精度，需要建立孔径光阑的衍射效应检测装置。目前，国内外大多数采用的是采用理论建模计算获得孔径光阑的衍射效应修正系数，难以实验检测，验证计算结果有效性。

目前，在辐射计量领域，衍射效应一直难以实验测量。国内外研究机构已开展相关理论模型建立工作，在近似条件下建立了孔径光阑的衍射效应理论计算方法。根据孔径光阑设计参数，通过理论模型计算获得的衍射修正因子通常为0.1％-0.3％，有些甚至到达0.5％。由于缺乏孔径光阑衍射效应实验测量手段，无法评估光阑衍射理论修正结果的不确定度，检验理论计算方法可信度。本发明提出一种孔径光阑的衍射效应测量装置，可以用于衍射效应的实验检验，并验证理论计算结果的有效性。

因此，现有技术需要进一步改进。

发明内容

本发明解决的技术问题是：通过响应函数计算实际衍射光强，通过总光强与衍射光强之差得到几何光强，通过几何光强和总光强之比获得孔径光阑的衍射效应，提升太阳辐照度绝对辐射计的绝对测量精度。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种孔径光阑的衍射效应的检测装置，所述检测装置包括：

太阳模拟光源，孔径光阑，透镜，若干个挡光盘和光强检测仪；所述太阳模拟光源照明所述孔径光阑形成散射角度为α的几何光和衍射角为θ衍射光；所述透镜的焦距为f，所述孔径光阑位于所述透镜的物方一侧相距所述透镜2f位置，所述光强检测仪位于所述透镜的像方一侧的大于相距所述透镜2f位置；所述挡光盘可选择的位于所述透镜的像方一侧相距所述透镜f位置，所述挡光盘的直径为θ₁f，θ₂f…θ_if，i表示挡光盘的个数，i至少等于2，所述挡光盘分别的用于将所述几何光通过所述透镜形成几何期望光和衍射角小于θ₁，θ₂…θ_i的衍射光反射出主光路。

优选的，所述θ_i小于所述θ。

优选的，所述挡光盘的直径为大于αf。

优选的，所述光强检测仪为相机。