吴志峰，李 玲，代彩红，王彦飞，谢一航，程秋桐

中国计量科学研究院光学与激光计量科学研究所，北京 100029

引 言

光谱辐射计是光辐射度测量中最常见的仪器，用于测量相对光谱分布、光谱辐射亮度或光谱辐射照度。大型的双光栅光谱仪和傅里叶光谱仪通常用于科学实验，可以满足紫外、可见和红外光谱辐射测量。自从阵列式光电探测器CCD和CMOS普及以来，搭载CCD或CMOS的小型化光谱仪应用日益广泛。阵列式光谱仪便携、测量速度快，极易从实验室应用扩展到户外应用，用于土壤、植物和水体等目标350～2 500 nm的光谱辐射测量[1-2]。然而，阵列式光谱仪的性能容易受温度、杂散光和非线性等众多因素影响[3-4]。一方面户外环境条件并不固定，一天内气温变化有可能超过10 ℃。另一方面，光谱仪实验室定标环境与户外使用环境可能差异极大，会造成光谱响应度的明显漂移。如果不进行数据修正，精确定标的结果将无法正确应用于户外测量。20世纪80年代，国外的Jackson和Robinson较早研究了多通道辐射计的温度稳定性。硅光电探测器在420～900 nm受温度影响小；硫化铅探测器受温度影响明显，1 ℃温度的上升引起响应度减小4%～5%[5]。Starks等研究了硅二极管阵列光谱仪的响应度随温度的变化，对于波段390～940 nm，当环境温度从0 ℃升至35 ℃时响应度系数变化小于5%；对于1 000 nm，当环境温度从0 ℃变化至25 ℃响应度系数变化高达25%，而当环境温度从25 ℃升至35 ℃时响应度系数变化降至5%[6]。Salim等采用硅胶管缠绕光谱仪的方法进行温度控制，测量结果表明400～700 nm每 ℃响应度变化约为0.13%，700～950 nm温度响应度系数逐渐变小，950 nm以后逐渐变大，1 050 nm增加至0.2% ℃-1 [7]。……