辐射定标光源多路LED恒流驱动设计.docx资源-CSDN文库

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0. 引　言

辐射定标

[1]

是光学遥感器研制中的一项关键技术。长期在轨工作的光学传感器由于受

到各种因素的影响，数据精度有所下降，所以需经常对其进行辐射定标校准。利用月球

[2]

进行卫星在轨对月定标是提高辐射定标效率、监测探测器成像稳定性的重要手段之一，但

星上定标成本较高。积分球光源

[3]

一般是由积分球和各类不同光谱分布的发光单元组成，

具有输出光均匀、开口面积大和可重复性高的特点，近些年来成为了辐射定标光源的首选

方式。根据光谱叠加原理，可以使用程控技术控制积分球内发光单元的驱动电流大小或者

占空比，从而使积分球开口处形成特定的辐亮度和光谱分布。由于光谱的不匹配度会对定

标精度造成影响，且实验室光源的光谱同各类遥感观测目标的光谱具有很大差异，因此光

谱可调的辐射定标光源一直是各国科研人员比较感兴趣的研究方向。

目前，国内外很多高校与研究所对积分球光源驱动控制系统投入研究，取得了一定成

果。美国研制的 Terra Vega 光源

[4]

是一款比较成功的外场辐射定标光源，其以 1000 mm 内

径的积分球和 4 个独立可控的 1 kW 高压钠灯为主体，可实现星载微光辐射器的外场辐射

定标与性能测试，遥感器测量辐亮度能达到 3×10

−9

W·cm

−2

·sr

−1

。Terra Vega 光源的缺点是

高压钠灯工作时会产生短暂的辐亮度闪烁，对辐射定标结果产生不利影响。发光二极管

（LED）作为目前主要的发光单元，同传统光源相比具有发光效率高、寿命长、单色性好

等优点。美国国家标准物质中心（NIST）提出了用大量不同波长分布 LED 发光单元组合

成光谱可调光源来模拟 380~1050 nm 波段的不同光源，这类方法开始广泛地应用在光谱辐

射定标领域。国内的空天信息创新研究院也做了相关方面的研究，在中国遥感卫星辐射校

正场敦煌戈壁场区进行了相关的积分球辐射定标实验。

根据积分球光源的先验知识，常规用于辐射定标的积分球光源有着控制精度低、同时

可控发光单元数量少以及发光效率低的缺点，不能精准进行光谱匹配。文中设计了一种 40

通道高精度可控电流的 LED 驱动电路方案，选用了 40 组不同光谱分布的 LED 集成阵列，

同时精准控制每一组 LED 电流大小，实现积分球光源对任意光谱分布的模拟。

1. 辐射定标光源的组成

文中辐射定标光源是由积分球、LED 灯组、循环液体制冷系统以及 LED 驱动电路组

成。积分球上留有特殊结构灯座，安装不同光谱分布的 LED 集成阵列。通过恒流驱动的方

式来控制每一种波长的 LED 电流大小，从而控制积分球光源的光谱输出。

1.1 LED 驱动技术

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