FieldSpec Pro 便携式光谱辐射计

FieldSpecPro便携式光谱辐射计方墨人北京欧普特科技有限公司[e-mail]欧普特公司简介成立于1995年目前主要构成及业务：a.国外光学仪器的代理b.Trioptics(China)合资公司c.光学检测仪器开发d.光学元器件出口长春工厂-高精度平面上海工厂-小尺寸球面昆明工厂-大尺寸球面人员：约60人ASD公司简介位于美国科罗拉多州的Boulder市成立于1990年两个发起人Dr.BrianCurtiss负责公司的开发部门Dr.Alexander.F.H.Goetza.光学遥感的创始人之一b.Landsat卫星第7号通道c.首创航空多通道光谱成像仪（AIS）、高光谱成像光谱仪（AVIRIS)，卫星搭载高光谱成像光谱仪(HIRIS)以及卫星搭载红外光谱仪（SMIRR)等d.高光谱的定义:3nm@350-1000nm,10nm@1000-2500nme.1981-1985年左右在Science杂志发表四篇文章确立光学遥感的科学地位Sciences杂志发表的文章1,Goetz,A.F.H.andL.C.Rowan,1981,Geologicremotesensing,Science,vol.211,781-791.2,Goetz,A.F.H.,L.C.RowanandM.J.Kingston,1982,Mineralidentificationfromorbit:InitialresultsfromtheShuttleMultispectralInfraredRadiometer,Science,vol.218,1020-1024.Sciences杂志发表的文章3,Kahle,A.B.andA.F.H.Goetz,1983,Mineralogicinformationfromanewairbornethermalinfraredmultispectralscanner,Science,vol.222,24-27.4,Goetz,A.F.H.,G.Vane,J.SolomonandB.N.Rock,1985,ImagingspectrometryforEarthremotesensing,Science,vol.228,1147-1153.ASD公司主要产品两大系列LabSpec&QualitySpec:化学应用FieldSpecPro:光辐射测量应用a.FieldSpecHH（350-1050nm)b.FieldSpecProVNIR(350-1050nm)c.FieldSpecDualVNIR(350-1050nm)d.FieldSpecProJR(350-2500nm)e.FieldSpecProFR(350-2500nm)f.AgriSpec(350-2500nm)g.TerraSpec(350-2500nm)h.FieldSpec3(350-2500nm)1.最新型的仪器外壳–更有效的冷却设计,更精密:防尘密封、高反射率、有效的保护盖；2.最新的内置式遥控触发；3.新的电池设计与存储–体积更小，电池工作时间更长达到4～9小时4.最新的工作状态监控:电池能量显示(软件显示),工作时间指示表,TE-制冷稳定性显示；5.新增光纤自检FiberCheckerTM。ASD独有的光纤检测系统和检测光学光学器件用于光纤检测；6.更宽的光谱仪存储和操作温度范围:0to40DegC操作,-15to45degC存储.7.新的10/100BaseTEthernet网络接口；8.新的无线Wi-Fi接口，可进行无线数据接收，最远可达到46米。9.新的开发包:ASDTCP服务器开发指导–用户可以控制光谱仪;LABView演示软件使用信息;C语言演示软件时所用信息.10.新的汽车点烟器供电接口和相应的6米长的供电电缆.FieldSpec3与FieldSpecFR相比较阳光与大气和地球表面相互作用-遥感电磁波-遥感学研究的光谱范围传感器的三个空间层次不同空间层次传感器得到的信息各种传感器所使用的波段光谱技术的发展光谱差异Source:BobAgars明矾石高岭石AVIRIS概念多达224个通道的AVIRIS航空遥感传感器建立了基本上连续的高分辨率成像光谱，能够带来海量的信息。高光谱成像技术Source:CSIRO高光谱图像结构高光谱分辨率遥感高光谱遥感将视域中观测到的各种地物以完整的光谱曲线记录下来，能够应用于多学科的研究和应用中地质：成分、丰度、分布制图环境：污染监控、废矿回填、生物量农业：土壤、作物生长、养分、病虫害、估产林业：树种鉴别、种群分类、生长状况、营养状况海洋：近海水深、赤潮、污染、水文、海洋生产力等大气科学：气溶胶、云、水蒸气等地面光谱仪—空间与地面遥感的联系为卫星和航空遥感提供地面定标；高光谱遥感真正地在卫星、航空遥感和地面遥感之间建立了直接的联系研究地面光谱特征，分析并建立地面模型和数据库；利用地面数据分析、研究卫星或航空遥感识别、分析地物特征模型或方式的可能性；分析、建立地面模型并用于卫星或航空高光谱图像的分析和解译；研究大气的传输特性；地面光谱仪—空间与地面遥感的联系示例•地面光谱仪发现的叶绿素红边蓝移或红移现象与生物化学参数之间的联系；•反高斯模型(IG模型）求算红边光学参数；•即使没有高光谱数据如只有LanSatTM数据时，也可以拟合IG模型，进而提取红边参数地面遥感学测量的常见配置00.20.40.60.81500100015002000FieldSpec®FRSpectroradiometerReflectanceofVegetationReflectanceWavelength(nm)ARTIFICIALILLUMINATION配置构成照明：a.太阳。最佳照明，70%以上的工作b.室内光源，少量工作样品a.被测物b.参考板（白板、灰板等）光谱仪控制计算机和软件照明太阳：最佳照明，约6000K色温，与卫星得到的图像条件相同，一般工作时间在最热的10:00AM–14:00PM室内照明光源约3100K色温，高压14.5V工作，因此寿命较短（约900小时）一般照明距离300-500mm,成15-45度角样品农作物，叶片，植被，树冠，水体，矿物，岩石，道路，建筑等等参考板—白板或灰板漫反射体（λ体、朗伯体），半球形散射Spectralon材料—LabShpere公司专利比常见的陶瓷材料软，但不褪色、不怕水怕磕碰、划伤保养：刷子清洁，蒸馏水内用高标号水砂纸轻轻擦光谱仪—探头（1）不同前视场角的镜头用于反射光谱（Reflectance、AbsoluteReflectance)和辐射亮度(Radiance,必须标定)测量余弦接收器用于辐射照度（Irradiance,必须标定）测量内置光源的反射探头用于固体反射光谱测量（适用于地质和矿藏研究）光谱仪—探头（2）不同前视场角的镜头裸光纤：25˚前视场角可选其他角度的镜头如有脏污，可用镜头布擦拭干净用于反射率和辐射亮度测量单位：W/cm2/Sr/nm覆盖的范围大：光谱混合程度高小：光谱混合少，或者接近测量叶片xyFOVzhw光谱仪—探头（3）余弦接收器用于辐射照度测量单位：W/cm2/nmFiberopticInputtoSpectrometerDiffuserGuardRing光谱仪—探头（4）内置光源的反射探头野外固体样本的反射测量，特别是天气不好的情况下光谱仪—光纤与镜头连接，通过镜头采光后导入光谱仪FR的光纤构成57条200微米芯径光纤分成三束，每19条进入一个光谱仪。石英光纤，数值孔径0.22，因此前视场角25度。外面金属螺纹管铠装。不怕脚踩。避免折死弯！！其他型号仪器的光纤只是其中的一部分光纤弯曲对信号的影响一般小于1%-1%-0.5%0%0.5%1%1.5%3507801210164020702500Differencedueto'Curling'FieldSpecFRFiberopticCable[100percent*(Straight-Curled)/Straight]Curled=completecircleof1.75inchradiusWavelength(nm)FiberopticcableCurledto1.75inchdiameterEffectislessthan1%光谱仪—内部结构—探测器三个独立的光谱仪构成350-1100nm，512阵元光PDA阵列探测器,凹面消色差光栅，平场成像。易于波长标定。灵敏度高。1000-1900nm,单元InGaAs探测器，平面旋转扫描光栅，比PbS响应速度快。1700-2500nm，单元InGaAs探测器，平面旋转扫描光栅。InGaAs探测器带有热电制冷，-27+/-0.1˚C光谱仪—内部结构—其它Drift-Lock技术，配合制冷进一步消除噪声；自动快门-每一次全光谱扫描后采集暗电流；散热风扇；保证工作环境温度0-40˚C;内置充电器、电池（镍-氢）与计算机连接的EPP并口（或者其他扩展口）。控制计算机通过EPP高速双向并口（或其他扩展口）与光谱仪连接安装有RS3光谱仪操作软件安装有ViewSpecPro数据处理软件另行介绍光谱仪的技术参数光谱范围350-2500nm，350-1050nm最快采集速度：100ms,17ms光谱分辨率：3nm@350-1000nm10nm@1000-2500nm采样间隔：1.4nm@350-1000nm,2nm@1000-2500nm数据间隔：1nm等效辐射噪声NE∆L波长精度：+/-1nm波长重复性：+/-0.02nm重复性:优于0.3%杂散光:优于0.02%@350-1000nm,优于0.1%@1000-2500nm灵敏度调整：全自动重量：大约8.5公斤（1.2公斤含电池）波长精度与重复性波长精度：+/-1nm重复性优于0.2%0.380.390.400.410.420.430.440.450.460.470.48215021602170218021902200221022200minutes5minutes10minutes15minutes20minutes25minutes30minutesWavelength(nm)ReflectanceusingKaolinitereflectanceautomaticallycollectedevery5minutesusingthesamewhitereferenceanddarkcurrentNowavelengthdifference.±0.2%forreflectance.Repeatabilitytest光谱分辨率与采样间隔Hyperspectral:3nm@350-1000nm10nm@1000-2500nm足够的采样点才能保证高分辨率FR:1nm其他型号：1.4–2nmFR数据量：649点@350–999nm799点@1000–1799nm700点@1800–2500nmWavelengthSamplingIntervalSpectralResolution50%ofpeakheightSpectrometeroffsetcorrectedrawDN0.000.050.100.150.200.250.3040060080010001200140016001800200022002400260028003000SolarRadianceW/m2/steradian/nmWavelength(nm)H2OabsorptionH2OabsorptionO2absorptionChappiusO3absorptionbandH2OdoubletabsorptionFraunhoferlinesO3absorptionCO2absorption等效辐射噪声判断仪器噪声水平的依据ASD的标准仪器噪声水平一般在10-8以