[发明专利]一种全自动太赫兹大气特性测量系统及其校准方法

摘要

本发明公开了一种全自动太赫兹大气特性测量系统及校核方法，所述系统包括校准信号源、校准设备、太赫兹光谱仪和系统控制设备，所述校准信号源为基于自然环境温度的双温校准信号源，即无源工作方式，有效简化了校准设备，并提高系统校准精度，确保系统可长周期连续、无人值守工作；所述太赫兹光谱仪为双频段交叠超宽带MPI型太赫兹傅立叶光谱仪，采用两端口输入和两端口输出形式，输入黑体校准信号源或大气辐射信号源和内置参考黑体信号源在干涉仪作用下形成干涉条纹，然后输出到两个探测频段范围不同但在低频段交叠的探测器上，两探测器分别独立接收并输出干涉条纹电信号，在频域通过校对和累加平均后处理，提高了交叠频段观测校准数据信噪比。

主权项

一种全自动太赫兹大气特性测量系统，包括校准信号源、校准设备（1）、基于干涉原理的太赫兹光谱仪（2）和系统控制设备（3），其特征在于：所述校准信号源为基于自然环境温度的双温校准信号源，包括工作于室外的校准黑体（12）和工作于室内的参考黑体（23），所述室内的环境温度要高于室外环境温度，即所述校准黑体（12）用作低温校准源，所述参考黑体（23）用作高温校准源；所述校准设备（1）与系统控制设备连接，包括信号传输装置、往复式驱动装置和室外环境温度采集装置，所述信号传输装置设有直筒状的传输通道，所述传输通道的顶端设有密闭的第一介质窗口（14），传输通道底端设有密闭的第二介质窗口（15），传输装置的上部位于室外，下部延伸到室内；所述校准黑体（12）安装在往复式驱动装置的执行机构上，在驱动装置带动下，可转移到传输通道第一介质窗口（12）的上方或从第一介质窗口（12）上移开；所述太赫兹光谱仪（2）设置在密闭的室内环境中，与系统控制设备（3）连接，室内设有室内环境温度采集装置；所述太赫兹光谱仪（2）的组成部件包括：第一、第二太赫兹探测器（2B，2C），两探测器的探测频段范围有交叠，且其一探测器探测频段范围上限大于另一探测器的探测频段范围上限；第一波束分离器（22），倾斜地设置在信号传输装置输出端的下方位置，用于合成经过信号传输装置输入太赫兹光谱仪（2）的外部辐射信号与所述参考黑体（23）的辐射信号，所述参考黑体（23）设置在第一波束分离器（22）的左侧；第一吸收黑体（24），设置在第一波束分离器（22）的下方，用于吸收残余信号；第二波束分离器（25），设置在第一波束分离器（22）的右侧，以与第一波束分离器（22）相对仰倒的形式倾斜设置；固定屋面镜（26），设置在第二波束分离器（25）的上方，用于将来自第二波束分离器（25）的反射信号再次反射到第二波束分离器（25）上；可移动屋面镜（27），设置在第二波束分离器（25）的右侧，用于将来自第二波束分离器（25）的透射信号再次反射到第二波束分离器（25）上；反射镜（28），设置在第二波束分离器（25）的下方，将来自第二波束分离器的信号反射到太赫兹探测器上；第三波束分离器（29）,设置在所述反射镜（28）与太赫兹探测器之间，将来自所述反射镜（28）的反射信号分成极化正交的两路信号，使其分别被第一、第二太赫兹探测器接收到；第二吸收黑体（2A），设置在第三波束分离器（29）的一侧，与接收第三波束分离器（29）反射信号的太赫兹探测器相反的一侧，用于吸收残余信号。