臭氧垂直探测仪是我国第二代极轨气象卫星风云三号上的有效载荷,其主要任务是测量臭氧总量的垂直分布,为气候预报、环境监测及全球气候变化研究提供重要参数。为了实现臭氧垂直探测仪在轨的高精度探测,仪器发射前实验室的高精度辐射定标至关重要。论文介绍了国内外星载臭氧遥感仪器的现状及发展趋势,在总结本项目组近年来紫外光谱遥感仪器研制过程中建立的辐射定标系统及定标方法的基础上,概括了臭氧垂直探测仪以往辐照度定标方法的潜在不确定度源,主要针对各项不确定度源及其影响进行了深入的分析研究。针对“大气定标环境”不确定度源进行了理论分析、数值模拟和实验验证。研究结果表明:受臭氧垂直探测仪光学元件铝+氟化镁薄膜光学性质的影响,在真空和大气两种环境下,仪器250-400nm波段的辐照度响应度存在约3.8%的相对偏差,直接说明仪器全波段定标在真空环境下完成的必要性。针对“标准光源辐射不稳定性”不确定度源,构建了光源辐射稳定性测试研究系统。研究结果表明:光谱辐照度标准石英卤钨灯辐射稳定;氟化镁窗口传递标准氘灯存在真空辐射衰减现象,且衰减结果具有波长相关性。提出并成功研制了一套液氮制冷屏装置,提高氘灯辐射稳定性达7%。针对“发散光照明方法”不确定度源,分析出发散光和平行光两种照明方法标定仪器辐照度响应度的影响因素,数值模拟和实验验证了两种照明方法定标结果的偏差值。研究结果表明:发散光和平行光标定仪器辐照度响应度结果的相对偏差均小于各自的相对定标不确定度,证明了发散光照明方法的准确性。直接消除了“光源辐照度三次样条插值法”和“标准光源辐照度非均匀性”不确定度源。前者通过使用插值精度更高的SSBUV公式代替三次样条插值,提高插值精度约0.3%;后者通过对标准光源的辐照度非均匀性及仪器视场响应函数的准确测量,实现了对标准石英卤钨灯和传递标准氘灯入射辐照度值的有效修正,分别提高光源辐照度值精度约1%和3.2%。最后,在上述研究工作的基础上,总结出臭氧垂直探测仪实验室高精度辐照度定标方法并完成了仪器的标定。不确定度分析表明:臭氧垂直探测仪160-300nm和250-400nm波段辐照度定标总不确定度分别为±4.3%和±2.8%,与以往定标方法相比,两波段分别提高定标精度达4.5%和1.6%,达到了臭氧垂直探测仪高精度辐照度定标的目的。臭氧垂直探测仪在轨地外太阳紫外光谱测试结果与国际同类仪器测得的太阳光谱平均值相比,一致性优于±5%,证明了高精度辐照度定标方法的精确性。