第30卷，第6期 2010年6月
谱学与光谱分析光
Spectroscopy and Spectral Analysis
海冰高光谱辐射测量系统的设计及应用杨跃忠"，许占堂1,2·，孙兆华1.2，曹文熙1，卢桂新1 1.中国科学院南海海洋研究所热带海洋环境动力学重点实验室，广东广州510301 2.中国科学院研究生院，北京100049
Vol.30,No.6,pp1610-1613
June,2010
摘要海冰是地球气候系统中的关键要素之一，为此设计了用于测量海冰光学特性的海冰高光谱辐射测量系统，可实现3个通道的同时测量，设计了2种类型的光学探头，解决了探头水密性的问题，搭配L”型支架实现冰下辐射的现场测量。设计了双向反射率支架，搭配角度传感器可实现探头于任一角度位置对海冰双向反射率的测量。系统积分时间智能设定，实现了积分时间设定的最优化和白动化。解决了低温工作的难题。另外系统还集成了4个温度探头和1个全球定位系统GPS。通过在近东湾附近海域对海冰的现场实验，验证了系统的可靠性及准确性。
关键词光讲仪；光学探头；积分时间；透过率
中图分类号：P733
引言
文献标识码：A
D0I:10.3964/i.issn.1000-0593(2010)06-1610-04
5个辐射探头，以及设计的专用于海冰测量的"L"型和拱型支架。
海冰是地球气候系统中的关键要素之一，其不仅对气候的变化敏感，同时也是促使气候变化的重要因素之一[1-4]。作为海冰遥感应用基础的海冰光辐射传输特性的研究，一直是研究学者研究的热点，而研发用于测盐海冰关键光学参数（如反照率、透过率、衰减系数、吸收特性、散射特性和双向反射分布函数等)的分析仪器，是海冰相关研究得以突破的突破口。目前，国外研究学者在此领域进行了大的工作[59]，但是此类仪器往往都是分立波段、单通道测量，测量结果误差较大。本文设计了海冰高光谱辐射测量系统。该系统配有3个辐射亮度探头，2个辅射照度探头，可实现3通道同步测量，配合"L"型支架，可用于测量海冰反照率、透过率、衰减系数、吸收特性，配合拱型支架，可用于测量双向
反射分布函数。 1
海冰高光谱辐射测量系统的设计
如图1所示，海冰高光谱辐射测量系统包括控制系统和光学系统两部分，其中控制系统包括作为总控核心的PC/ 104嵌入式主板，扩展的复合功能板，供电装置，以及温度和GPS操头；光学系统包括3通道并行的微型光纤光谱仪，
收稿日期：2009-08-08，修订日期：2009-11-12
控制系统实黑含功HPC/104账鹿板
入式电助
T 供电装工
个
1号光语仅 2号光语仪 3号光语仅
光学系统
1、每真太用 2.
1、气“型支 1、双向反射 3、霜度仪
Fig, 1 Schematic overview of the instrument system
辐射测量探头设计 1.1
该系统其配有5个辐射测量探头，其中2个为辐射亮度探头，如图2(a)，3个为辐射照度探头，如图2(b)。图3所示为操头的机械结构设计图，辐射亮度探头由窗口玻璃、光栏和光纤组成，人射立体角为10°；辐射照度探头由余弦集光器、防水耐压玻璃和光纤组成。辐射探头可用于冰下测量，适用水深20m为减小探头的自阴影影响和提高其适用性，探头采用小型化设计10.1，探头直径3cm，长8.4cm。
基金项目：国家自然科学基金项目（40876057)和国家（863计划)探索性项目(2006AA09Z154)资助作者简介：杨跃忠，1965年生，中国科学院南海海洋研究所研究员
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