輻射亮度計(jì)作為精準(zhǔn)測(cè)量目標(biāo)輻射亮度的核心儀器,廣泛應(yīng)用于航天遙感、紅外測(cè)溫、光源檢測(cè)等領(lǐng)域,其測(cè)量精度直接決定相關(guān)實(shí)驗(yàn)與工程應(yīng)用的可靠性。在實(shí)際測(cè)量場(chǎng)景中,環(huán)境光干擾是影響測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確性的關(guān)鍵因素之一,若未采取有效防控措施,會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)偏差過(guò)大,無(wú)法反映目標(biāo)的真實(shí)輻射特性,因此深入分析其影響并制定針對(duì)性消除措施具有重要現(xiàn)實(shí)意義。
環(huán)境光干擾主要指測(cè)量環(huán)境中各類(lèi)雜散光的疊加干擾,包括自然環(huán)境中的太陽(yáng)光直射與反射光、人工環(huán)境中的照明燈光、儀器周邊設(shè)備的輻射光等,其對(duì)輻射亮度計(jì)測(cè)量的影響體現(xiàn)在多個(gè)方面。一方面,環(huán)境光會(huì)與目標(biāo)輻射光疊加進(jìn)入儀器探測(cè)系統(tǒng),導(dǎo)致探測(cè)器接收的總輻射能量偏大,尤其對(duì)于低輻射率目標(biāo),反射的環(huán)境輻射會(huì)大幅掩蓋目標(biāo)自身輻射,顯著降低測(cè)量信噪比,造成輻射亮度測(cè)量值虛高。另一方面,環(huán)境光的波動(dòng)的會(huì)導(dǎo)致測(cè)量數(shù)據(jù)不穩(wěn)定,如光照強(qiáng)度隨時(shí)間變化、雜散光入射角度偏移等,會(huì)使測(cè)量結(jié)果出現(xiàn)隨機(jī)偏差,影響數(shù)據(jù)的重復(fù)性,甚至導(dǎo)致校準(zhǔn)后的儀器無(wú)法滿足精度要求。此外,環(huán)境光中的紅外波段雜光還會(huì)干擾儀器內(nèi)部電子元件性能,間接加劇測(cè)量誤差。

針對(duì)環(huán)境光干擾的不同影響機(jī)制,結(jié)合實(shí)際測(cè)量場(chǎng)景的需求,可采取多種綜合措施消除或抑制干擾,確保測(cè)量精度。首先,優(yōu)化測(cè)量環(huán)境與光路設(shè)計(jì)是基礎(chǔ)措施。實(shí)驗(yàn)室測(cè)量需搭建消雜光實(shí)驗(yàn)區(qū)域,避免外界雜散光進(jìn)入測(cè)量光路,同時(shí)控制環(huán)境溫濕度在(20±5)℃、相對(duì)濕度35%~60%,減少環(huán)境因素間接干擾;戶外測(cè)量可選用窄視場(chǎng)角(≤3°)的輻射亮度計(jì),精準(zhǔn)聚焦目標(biāo)區(qū)域,減少周?chē)h(huán)境光的捕捉,同時(shí)避開(kāi)太陽(yáng)光直射時(shí)段,或采用遮光罩遮擋直射光與反射光。
其次,采用物理屏蔽與制冷技術(shù)強(qiáng)化干擾抑制??山o輻射亮度計(jì)配備輻射屏蔽裝置,阻擋環(huán)境輻射在目標(biāo)表面的反射干擾,場(chǎng)景可采用液氮冷卻屏蔽裝置與鏡筒,降低屏蔽裝置自身輻射強(qiáng)度,進(jìn)一步隔絕環(huán)境光干擾,需注意防范低溫導(dǎo)致的霧滴反射誤差。同時(shí),對(duì)儀器金屬外殼進(jìn)行電磁屏蔽,阻擋環(huán)境電磁輻射干擾內(nèi)部電子元件。
最后,通過(guò)校準(zhǔn)與數(shù)據(jù)處理實(shí)現(xiàn)誤差修正。測(cè)量前需用高精密黑體源(發(fā)射率≥0.999)對(duì)儀器進(jìn)行實(shí)時(shí)定標(biāo),建立輻射亮度與輸出信號(hào)的定量關(guān)系,為誤差修正提供依據(jù);測(cè)量過(guò)程中采用中值濾波等算法對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪處理,去除環(huán)境光波動(dòng)帶來(lái)的隨機(jī)誤差,同時(shí)通過(guò)校正公式扣除環(huán)境輻射的疊加影響,還原目標(biāo)真實(shí)輻射亮度值。