信，控制三通道偏振模块进行图像采集并将数据传输至控制模块，控制模块接收三通道的全天域偏振图像，直接输出三通道的全天域偏振图像进行存储，同时在控制下并对三通道的全天域偏振图像进行计算，利用斯托克斯矢量算法处理三通道的全天域偏振图像，获得偏振参数偏振度及偏振化方向角信息，即为全天域大气偏振模式信息。
[0028]如图1所示，本施例中，天域信息获取模块的组成包括:全天域视角镜头1，中继镜片2，波段选择模块3和近焦调节镜头4 ;
[0029]全天域视角镜头I接收全天域光源并输出发散光束给中继镜片2 ;为了适应后端三通道偏振模块的光路需求，中继镜片2对发散光源的光路进行调节并输出聚拢光束给波段选择模块3 ;波段选择模块3中是通过控制模块控制滤光片旋转轮的旋转对聚拢光束进行波段选择，输出选择波段的全天域光束给近焦调节镜头4 ;近焦调节镜头4对选择波段的全天域光束进行焦距调节后，获得最优光路的全天域光束输出至三通道偏振模块。
[0030]如图1和2所不，三通道偏振模块的组成包括:分光棱镜5、由一通道偏振片6a和一通道(XD7a构成的一通道、由二通道偏振片6b和二通道(XD7b构成的二通道、由三通道偏振片6c和三通道(XD7c构成的三通道，一通道、二通道和三通道分别位于分光棱镜不同的面上；
[0031]分光棱镜5接收最优光路的全天域光束并进行分光处理获得三个方向上的最优光路的全天域光束，将三个方向上的最优光路的全天域光束分别传递给一通道、二通道和三通道；一通道偏振片6a、二通道偏振片6b和三通道偏振片6c分别接收三个方向上的最优光路的全天域光束并进行过滤处理获得三个方向上的全天域偏振光后，分别传递给一通道(XD7a、二通道(XD7b和三通道(XD7c，一通道(XD7a、二通道(XD7b和三通道(XD7c分别用于对接收的全天域偏振光进行信息类型转换，输出三通道的全天域偏振图像信息。
[0032]波段选择模块3是将五个不同波段的滤光片及一个全透玻璃片放置在滤光片旋转轮上而构成的，并由控制模块基于串口协议控制滤光片旋转轮的旋转进而选择滤光片进行波段选择，在选择的波段下进行相应的大气偏振模式分析研宄实验。
[0033]为能长期连续在户外进行大气偏振模式测量实验，在自动测量系统的外侧设置有防护外壳及环境适应设备；如图3所示，防护外壳及环境适应设备包括:圆柱体防护罩8、防护盖9、圆弧滑轨10、圆盘形遮光体11和温控器12 ;
[0034]在圆柱体防护罩8的内部放置全天域信息获取模块和三通道偏振模块；在圆柱体防护罩8的顶部开设有圆形天窗，在户外实验时圆形天窗可用于提供给全天域信息获取模块接收全天域光源；在圆形天窗上方设置有可自动开启的防护盖9，用于在非实验时对圆形天窗进行遮盖，从而保护自动测量系统不受环境影响；
[0035]在圆柱体防护罩8的外侧上方设置有圆弧滑轨10，圆弧滑轨10以圆柱体防护罩8的直径为轴进行旋转；在圆弧滑轨10上设置圆盘形遮光体11 ;圆盘形遮光体11在圆弧滑轨10上进行移动；在控制模块的控制下，圆弧滑轨10和圆盘形遮光体11同时移动至太阳直射位置，并以圆盘形遮光体11形成对太阳直射光的遮挡结构，在圆柱体防护罩8外侧设置有长方体型可启闭操作窗口 ；通过所述长方体型操作窗口可将自动测量系统放置于圆柱体防护罩8内并进行相关硬件参数的调节，并将温控器12放在长方体型操作窗口中，从而可以在圆柱体防护罩8的外部通过温控器12调节圆柱体防护罩8内的温度；或者通过控制模块控制圆柱体防护罩8内的温度；使所述自动测量系统处于常温下。
【主权项】
1.一种全天域大气偏振模式的自动测量系统，其特征是包括:全天域信息获取模块、三通道偏振模块和控制模块；所述全天域信息获取模块接收全天域光源进行调节，输出最优光路的全天域光束至所述三通道偏振模块；所述三通道偏振模块对所述最优光路的全天域光束进行信息类型转换，并输出三通道的全天域偏振图像信息至所述控制模块；所述控制模块控制所述三通道偏振模块接收三通道的全天域偏振图像，并对所述三通道的全天域偏振图像进行斯托克斯矢量算法处理，获得全天域大气偏振模式信息。
2.根据权利要求1所述的全天域大气偏振模式的自动测量系统，其特征是: 所述全天域信息获取模块的组成包括:全天域视角镜头(I)，中继镜片(2)，波段选择模块(3)和近焦调节镜头(4); 所述全天域视角镜头(I)接收所述全天域光源并输出发散光束给所述中继镜片(2);所述中继镜片(2)对所述发散光源进行调节并输出聚拢光束给所述波段选择模块(3);所述波段选择模块(3)对所述聚拢光束进行波段选择，输出选择波段的全天域光束给所述近焦调节镜头(4);所述近焦调节镜头(4)对所述选择波段的全天域光束进行焦距调节后，获得最优光路的全天域光束输出至三通道偏振模块。
3.根据权利要求1所述的全天域大气偏振模式的自动测量系统，其特征是: 所述三通道偏振模块的组成包括:分光棱镜(5)、由一通道偏振片^a)和一通道CXD(7a)构成的一通道、由二通道偏振片(6b)和二通道CXD(7b)构成的二通道、由三通道偏振片(6c)和三通道CXD (7c)构成的三通道； 所述分光棱镜(5)接收所述最优光路的全天域光束并进行分光处理获得三个方向上的最优光路的全天域光束，将所述三个方向上的最优光路的全天域光束分别传递给所述一通道、二通道和三通道；所述一通道偏振片(6a)、二通道偏振片^b)和三通道偏振片(6c)分别接收所述三个方向上的最优光路的全天域光束并进行过滤处理获得三个方向上的全天域偏振光后，分别传递给所述一通道CCD(7a)、二通道CCD(7b)和三通道CCD(7c)用于输出三通道的全天域偏振图像信息。
4.根据权利要求2所述的全天域大气偏振模式的自动测量系统，其特征是: 所述波段选择模块(3)是将五个不同波段的滤光片及一个全透玻璃片放置在滤光片旋转轮上而构成的，并由所述控制模块进行波段选择。
5.根据权利要求1所述的全天域大气偏振模式的自动测量系统，其特征是:在所述自动测量系统的外侧设置有防护外壳及环境适应设备；所述防护外壳及环境适应设备包括:圆柱体防护罩(8)、防护盖(9)、圆弧滑轨(10)、圆盘形遮光体(11)和温控器(12); 所述圆柱体防护罩(8)内部放置所述全天域信息获取模块和三通道偏振模块；在所述圆柱体防护罩(8)的顶部开设有圆形天窗，用于提供给所述全天域信息获取模块接收所述全天域光源；在所述圆形天窗上方设置有可自动开启的防护盖(9); 在所述圆柱体防护罩(8)的外侧上方设置有所述圆弧滑轨(10)，所述圆弧滑轨(10)以所述圆柱体防护罩(8)的直径为轴进行旋转；在所述圆弧滑轨(10)上设置所述圆盘形遮光体(11);所述圆盘形遮光体(11)在所述圆弧滑轨(10)上进行移动；以所述圆盘形遮光体(11)形成对太阳直射光的遮挡结构，以所述温控器(12)实现对所述圆柱体防护罩(8)内温度的调节。
【专利摘要】本发明公开了一种全天域大气偏振模式自动测量系统，其特征是包括：全天域信息获取模块、三通道偏振模块和控制模块；全天域光源输入系统经全天域信息获取模块输出最优光路的全天域光束至三通道偏振模块，三通道偏振模块对最优光路的全天域光束进行信息类型转换并输出全天域偏振图像信息至控制模块，控制模块控制三通道偏振模块采集获得全天域偏振图像信息，经斯托克斯矢量算法处理和计算，输出全天域大气偏振模式信息。本发明能同时采集同一视场下三个不同偏振方向的全天域偏振图像信息，并获得全天域大气偏振模式信息，从而消除误差。
【IPC分类】G01N21-21
【公开号】CN104596940
【申请号】CN201510050860
【发明人】范之国, 孙洁, 怀宇, 郑骊昂, 高隽
【申请人】合肥工业大学
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2015年1月30日