星上定标积分球标准光源-稳流源驱动器的研制

　　1　引　言

　　成像光谱仪是获取地物图像和光谱信息的新一代光学遥感仪器,其应用以定量化的数据为基础。由于在发射及在轨运行的过程中,成像光谱仪的光学系统和电子学结构极易发生性能改变,必须对这些改变进行校正,才能得到准确的光谱图像数据,因此,在实验室定标的基础上对成像光谱仪进行星上定标非常重要。

　　星上定标光源作为辐射定标内部参考标准,多数采用光谱辐射特性已经标定好的宽谱灯或宽谱灯照明的积分球,如MOS、HRIS等成像光谱仪都配有微型定标灯用于相对辐射定标。积分球接收来自定标灯的光,持续稳定地为星上定标提供满足星上定标要求的朗伯面光源,并定量地给出稳定的辐射输出。标准光源包括两部分,标准灯和与之配套的专用电源。标准灯是经过精心制作和检验的优质灯,经国家计量部门标定并发给相应检定数据和测试证书的方能使用;而标准灯专用电源应确保标准灯发光强度的稳定性和准确性,提供相应稳定和准确的电流和电压,才能保证光源效果。

　　传统的标准光源供电为220 V/50 Hz,体积较大,稳定精度较高。现代稳流源已经可以用PCB板实现其功能,但精度不高,且软启动多依靠手动旋转电位计的旋钮改变输出电流值。软启动过程多依靠电容和电阻搭建的积分电路,软启动时间只有几秒钟。本文运用高等级、高精度、低温漂的元器件研制了高稳定性的稳流源电路,电流变化满足标准灯对电路的要求,运用PNP晶体管3CG110的E、B之间PN结的漏电流对钽电容进行充电,使软启动时间达到30 s,大大延长了标准光源的使用寿命。

　　2　标准灯稳流电源供电与稳压电源供电比较

　　标准灯发光强度的稳定性和准确性除了与其灯具本身质量有关外,还取决于供电电源的稳定性和准确性。

　　2.1　工作电压对发光强度的影响

　　不考虑其它因素的影响,根据通用电气公司给出的灯的光辐射输出的稳定性与供电的稳定性如以稳压的方式工作,电压和发光强度二者之间具有如下关系:

　　式中,dL/L为发光强度的变化,dU/U为工作电压的变化。如果要求发光强度的变化dL/L≤0.01,则电压的变化dU/U≤0.01/3.38=0.0029,即电压变化不得超过0.29%。

　　2.2　工作电流对发光强度的影响

　　以稳流的方式进行工作,最终可得以下公式

　　式中:dI/I为电流的变化。同样,如dL/L≤0.01,则dI/I≤0.01/6.25=0.001 6,即电流的变化必须控制在0.16%以内。

　　上述结果表明标准灯工作电流的变化对发光强度的影响更为灵敏,因此给标准灯供电时,采用稳流电源比稳压电源供电更为合理和优越。