Radiometrische kalibratie (RC) garandeert metingen van infrarood fotonische sensoren met een zekere nauwkeurigheid, waar een traditionele stralingsbron onverwachte onzekerheden voor degradatie zal introduceren. Om een ​​dergelijke beperking te overwinnen, Wetenschappers in China stelden een origineel source-onafhankelijk RC (SIRC)-principe voor door de invallende achtergrondstraling te modelleren naar zowel fotogeleidende als fotovoltaïsche HgCdTe-detectoren, respectievelijk. SIRC zal zorgen voor een langdurige stabiele service van Chinese geostationaire meteorologische satellieten en ten goede komen aan de toekomstige infrarode microsatellietconstellatie voor klimaattoepassingen.

Om metingen van infrarood (IR) fotonische sensoren met een zekere nauwkeurigheid te garanderen, radiometrische kalibratie (RC) wordt geïmplementeerd om de radiometrische responsiviteit van de sensor te bepalen en kan meestal worden opgelost door te vergelijken met een stralingsbron (d.w.z. blackbody), brongebaseerde RC (SBRC) genoemd. De SBRC-methode biedt een redelijke kalibratiemethode, waarbij de beoogde sensor wordt gemeten als een zwarte doos om de volledige output te verkrijgen bij het bekijken van de invallende straling van een bron. Echter, er zijn drie belangrijke intrinsieke beperkingen in het ontwerp, fabricage- en toepassingsaspecten voor respectievelijk SBRC. Ten eerste, aangezien sommige niet-ideale kenmerken van een bron (d.w.z. de emissiviteit van een beschikbaar zwart lichaam is absoluut minder dan eenheid) in de natuur bestaan, de extra onzekerheid van een dergelijke bron tot de uiteindelijke kalibratieresultaten is onvermijdelijk. Ten tweede, het is nauwelijks te garanderen dat een goed gekwalificeerde blackbody samen met een relevante assemblage is uitgerust voor alle IR-sensoren, vooral voor degenen aan boord van de populaire microsatellietplatforms. Eindelijk, verschillende bronnen zullen extra moeilijkheden opleveren om de kosten van traceerbaarheid voor verschillende sensoren te verenigen, wat onaanvaardbaar is voor het huidige onderzoek naar klimaat en klimaatverandering.

In een nieuw artikel gepubliceerd in Licht:wetenschap en toepassingen , een team van wetenschappers, onder leiding van professor Qiang Guo van het National Satellite Meteorological Center, China Meteorologische Administratie, China, en medewerkers van het Shanghai Institute of Technical Physics, De Chinese Academie van Wetenschappen heeft een origineel brononafhankelijk RC (SIRC)-principe voorgesteld op basis van modellering in plaats van te vergelijken voor SBRC, waar de invallende achtergrondstraling naar de detector, als een gedomineerde factor die de responsiviteitskenmerken van een fotonische sensor beïnvloedt, is gemodelleerd om RC te implementeren voor beide twee fundamentele typen (fotogeleidende en fotovoltaïsche) HgCdTe-fotonische detectoren. De SIRC vereist alleen de temperatuurinformatie van de hoofdcomponenten van een sensor anders dan een complexe bron en de montage ervan, en biedt een traceerbare manier tegen lagere onzekerheidskosten ten opzichte van de traditionele SBRC.

In essentie, de kenmerken van de gekalibreerde respons van de sensor zijn onafhankelijk van een dergelijke bekende en gecontroleerde bron (bijv. blackbody voor een IR-sensor), wat inhoudt dat we ze op andere manieren kunnen verkrijgen, bijv. modelleren met de dominante impactfactoren, in plaats van de traditionele door meting met een bron te gebruiken. Deze wetenschappers vatten het werkingsprincipe van SIRC samen:

"We stellen het SIRC-principe voor dat een nieuwe methode vaststelt om een ​​infrarood fotonische sensor te kalibreren door de relatie tussen de invallende achtergrondstraling en de responsiviteit ervan voor de beschikbare IR-fotonische detectoren te modelleren, vooral voor ruimtegebruik. De belangrijkste gebreken en beperkingen van SBRC worden volledig overwonnen in SIRC, bijv. zonder extra onzekerheid van de bron, zonder dat een complexe bron of de samenstelling ervan moet worden uitgerust, en gemakkelijk traceerbaar te zijn met wat gemeten temperatuurinformatie om betrouwbaardere metingen van een sensor te leveren."

"Het voorgestelde SIRC-principe zal naar verwachting een geheel nieuwe oplossing bieden voor zowel het ontwerp als de ontwikkeling van een IR-fotonische sensor in de ruimte, evenals de bijbehorende radiometrische kalibratieverwerking op de grond, en met name de IR-meetnauwkeurigheid van microsatellietconstellatie op een meer toepasbare manier ten goede komen."

"De SIRC wordt sinds 2019 geïmplementeerd in Fengyun-2-satellieten (FY-2G en FY-2F), die zorgt voor een langdurige stabiele service van Chinese geostationaire meteorologische satellieten voor het wereldwijde observatiesysteem in het kader van de Wereld Meteorologische Organisatie. Bovendien, een 20-jarige traceerbare Fengyun-2-dataset die opnieuw moet worden gekalibreerd met SIRC zal de verdere klimaattoepassingen ten goede komen."