۱۳۹۹/۰۵/۱۱ ۰۹:۵۵ ۱۰۳
طبقه بندی: آزمایشگاه Rs
چچ
چگونگی فرآیند کالیبراسیون تجهیزات و بخش های سنجنده های ماهواره ای

چگونگی فرآیند کالیبراسیون تجهیزات و بخش های سنجنده های ماهواره ای

یکی از ضروریات لازم قبل از بکارگیری سنجنده ها،‌ انجام تنظیمات مورد نیاز بر روی تجهیزات و بخش های یک سنجنده در ماهواره می باشد. در این نگارش به برخی از این تنظیمات و نحوه عملکرد آن پرداخته شده است.

تجهیزات و چگونگی فرآیند کالیبراسیون
در این قسمت ابتدا معرفی مختصری از شاخص‌ترین تجهیزات آزمایشگاه‌های کالیبراسیون مرجع سنجنده های فضایی و در ادامه فرآیند و چیدمان آزمایشگاهی ارزیابی و کالیبراسیون رادیومتریک و هندسی سامانه‌های تصویربرداری ارائه‌شده است.
کره ادغام
کره ادغام تجهیزی است که به‌منظور ایجاد تابندگی یکنواخت مورداستفاده می‌شود. سطح داخلی لامبرتی این تجهیز منجر به بازتاب متعدد پرتو منابع نوری و عدم ترجیح راستای اولیه در خروجی می‌شود. کره ادغام از مهم‌ترین تجهیزات تست و کالیبراسیون رادیومتریک و هندسی سامانه‌های تصویربرداری و سنجنده های فضایی است. بررسی پاسخ‌دهی طیفی، تعیین سیگنال به نویز از شاخص‌ترین کاربردهای این تجهیز در دوربین‌های فضاپایه است. شکل ذیل نمایی از یک کره ادغام استاندارد را نشان می‌دهد.


نمایی از کره ادغام استاندارد
شکل 1 – نمایی از کره ادغام استاندارد



تکفام ساز
تکفام ساز تجهیزی است که محدوده طول‌موجی موردنظر در فرآیند کالیبراسیون حسگرهای اپتیکی و سنجنده های فضایی را ایجاد می‌کند. در این تجهیز با استفاده از یک توری پراش یا منشور طول‌موج‌های مختلف تفکیک و با استفاده از المان‌های اپتیکی نظیر آینه و لنز به دریچه خروجی آن منتقل می‌شود؛ این قابلیت، امکان بررسی دقیق رفتار انواع حسگرهای اپتیکی در بازه‌های طول‌موجی معین را فراهم می‌سازد. شاخص‌ترین کاربرد تکفام ساز در آزمایشگاه تست و کالیبراسیون سنجنده های فضایی، اندازه‌گیری بازه طیفی و بازده کوانتومی باندهای طیفی است. شکل ذیل نمایی از یک تکفام ساز استاندارد را نشان می‌دهد.


 نمایی تکفام ساز استاندارد
شکل 2 - نمایی تکفام ساز استاندارد



موازی‌ساز
موازی‌ساز تجهیزی است که در گسترش و موازی نمودن پرتوهای الکترومغناطیسی در محدوده مرئی و مادون‌قرمز مورداستفاده قرار می‌گیرد. موازی‌سازهای نوری از آینه و یا لنزهای اپتیکی تشکیل می‌شوند و امکان تشکیل تصویر در بی‌نهایت را فراهم می‌کنند. شکل ذیل نمایی از یک موازی‌ساز بازتابی را نشان می‌دهد. فاصله کانونی، دقت ساخت و پوشش بازه طیفی مهم‌ترین مؤلفه‌های یک موازی‌ساز می‌باشند. از کاربردهای شاخص این تجهیز می‌توان به تست و کالیبراسیون هندسی سنجنده های فضایی اشاره نمود.


نمایی از موازی‌ساز بازتابی
شکل 3 - نمایی از موازی‌ساز بازتابی


محفظه خلاء حرارتی
همان‌گونه که در بخش شرایط حمل‌ونقل و محیط فضا و زیرسیستم‌ها و الزامات ماهواره‌های سنجشی تشریح شد، ضروری است که کارآیی و عملکرد تجهیزات مورداستفاده در ماهواره، پیش از پرتاب در شرایطی مشابه شرایط مداری، مورد ارزیابی قرار گیرد. محفظه خلاء حرارتی شرایط مذکور را جهت انجام تست‌ها و آزمون‌های لازم فراهم می‌آورد. به‌صورت خاص جهت انجام فرآیند تست و کالیبراسیون سنجنده های فضایی، ضروری در قسمت‌های مختلف این تجهیز دریچه‌های اپتیکی مناسب تعبیه شود؛ حتی در برخی از مدل‌های محفظه خلا حرارتی اپتیکی، وجود جابجاگرهای موتورایز دقیق جهت تغییر محل سامانه اپتیکی و اعمال سرعت زاویه‌ای نیز مشاهده می‌شود. در شکل ذیل نمایی از یک محفظه خلاء حرارتی مشاهده می‌شود.


 نمایی از محفظه خلاء حرارتی
شکل 4- نمایی از محفظه خلاء حرارتی



فرآیند ارزیابی و کالیبراسیون رادیومتریک
در این فرآیند، سامانه تصویربرداری در مقابل کره ادغام نصب نشده و به ازای شدت‌های تابش مختلف، پاسخ هر پیکسل به تابندگی ورودی و نسبت سیگنال به نویز کل اندازه‌گیری می‌شود؛ تغییر شدت تابش، ارزیابی و کالیبراسیون در تمامی گستره دینامیکی را امکان‌پذیر می‌سازد. داده‌هایی که به این صورت جمع‌آوری می‌شوند برای ایجاد یک جدول کالیبراسیون رادیومتریک مورداستفاده قرار می‌گیرند. در فرآیند کالیبراسیون رادیومتریک ضروری است تا منبع نور تمامی میدان دید دوربین را پوشش دهد؛ لذا کره‌هایی با اندازه بزرگ‌تر، کارآیی بیشتری در یک آزمایشگاه کالیبراسیون خواهند داشت. شکل ذیل نمایی از چیدمان آزمایشگاهی استاندارد جهت انجام فرآیند ارزیابی و کالیبراسیون رادیومتریک را نشان می‌دهد.


نمایی از چیدمان آزمایشگاهی کالیبراسیون رادیومتریک
شکل 5 - نمایی از چیدمان آزمایشگاهی کالیبراسیون رادیومتریک


فرآیند ارزیابی و کالیبراسیون هندسی
در این فرآیند که از تجهیزات کره ادغام، موازی‌ساز و پایه چرخان و میز اپتیکی استفاده می‌شود در ابتدا دوربین بر روی مقابل موازی‌ساز نصب‌شده و تصویر اولیه الگوی مرجع را ثبت می‌کند؛ در گام بعدی با تغییر بهره و آفست، اقدام لازم جهت ثبت تصویر بهینه صورت می‌گیرد و نهایتاً با اعمال الگوریتم‌های پردازشی ضرایب کالیبراسیون هندسی استخراج می‌شود. در این فرآیند، قطر باریکه موازی شده توسط موازی‌ساز طوری انتخاب می‌شود که تمامی باندهای طیفی را پوشش دهد؛ این ملاحظه امکان ارزیابی تطبیق بین‌باندی را نیز فراهم می‌سازد.‌ شکل ذیل نمایی از چیدمان آزمایشگاهی استاندارد جهت انجام فرآیند ارزیابی و کالیبراسیون هندسی را نشان می‌دهد.


 نمایی از چیدمان آزمایشگاهی کالیبراسیون هندسی
شکل 6 - نمایی از چیدمان آزمایشگاهی کالیبراسیون هندسی


آدرس کوتاه شده: