一種基于控制背景輻射的黑體發(fā)射率測(cè)量裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種黑體發(fā)射率測(cè)量裝置及方法，特別是涉及一種基于控制背景輻射 的黑體發(fā)射率測(cè)量裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 紅外遙感是對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)的重要探測(cè)手段之一，在國(guó)土安全、防災(zāi)減災(zāi)、環(huán)境監(jiān) 測(cè)、氣象預(yù)報(bào)和氣候變化監(jiān)測(cè)等很多領(lǐng)域都發(fā)揮著重要作用。由于紅外遙感載荷在軌運(yùn)行 期間量值穩(wěn)定性不高，需要利用星載定標(biāo)系統(tǒng)不斷的進(jìn)行標(biāo)定。高精度的星載定標(biāo)系統(tǒng)，對(duì) 于保持紅外遙感載荷高定量化和高穩(wěn)定性的觀測(cè)水平具有決定性作用。星載定標(biāo)系統(tǒng)一般 由一到二個(gè)星載黑體實(shí)現(xiàn)高低溫度的標(biāo)定，也可利用深空環(huán)境作為標(biāo)定源。
[0003] 根據(jù)普朗克黑體輻射定律黑體的亮度溫度由黑體溫度、波長(zhǎng)和發(fā)射率來決定。黑 體的溫度通過黑體上的高精度溫度傳感器測(cè)量得到。而黑體發(fā)射率通過地面實(shí)驗(yàn)測(cè)量得到 后，作為一個(gè)重要參數(shù)直接用于黑體亮度溫度的計(jì)算。目前尚無在軌測(cè)量和校準(zhǔn)的措施。而 衛(wèi)星在軌運(yùn)行期間星載定標(biāo)黑體可能會(huì)受到宇宙射線照射的破壞或者長(zhǎng)時(shí)間工作老化變 性，這些都可能改變黑體的發(fā)射率，從而影響定標(biāo)的準(zhǔn)確性。為了提高我國(guó)紅外遙感的定標(biāo) 水平，同時(shí)滿足氣候監(jiān)測(cè)對(duì)高精度的紅外遙感載荷的需求，有必要研宄星載黑體發(fā)射率在 軌的自校準(zhǔn)方法。準(zhǔn)確在軌測(cè)量黑體發(fā)射率對(duì)于提高星載定標(biāo)系統(tǒng)的精度具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種基于控制背景輻射的黑體發(fā)射率測(cè)量裝置，其包括：
[0005] -待測(cè)黑體；
[0006] -熱輻射環(huán)，所述熱輻射環(huán)位于所述待測(cè)黑體的開口一側(cè)；
[0007] -紅外輻射溫度計(jì)，所述紅外輻射溫度計(jì)測(cè)量采集到的輻射信號(hào)，其特征在于：
[0008] 在所述熱輻射環(huán)與所述紅外輻射溫度計(jì)之間設(shè)置有水冷光闌，所述水冷光闌用于 降低雜散福射。
[0009] 其中，在所述待測(cè)黑體的外側(cè)具有恒溫水冷套。
[0010] 其中，在所述待測(cè)黑體的腔底的后部設(shè)置有溫度計(jì)，用對(duì)測(cè)量所述待測(cè)黑體的溫 度。
[0011] 其中，在所述熱輻射環(huán)上具有加熱膜。
[0012] 本發(fā)明提供了一種基于控制背景輻射的黑體發(fā)射率測(cè)量方法，其中至少提供黑 體、熱輻射環(huán)、紅外輻射溫度計(jì)；
[0013] 步驟（1)保持黑體和熱輻射環(huán)處于預(yù)定溫度狀態(tài)，紅外輻射溫度計(jì)測(cè)量黑體輻射 亮度溫度值，同時(shí)采集黑體和熱輻射環(huán)溫度傳感器的信號(hào)；
[0014] 步驟（2)將熱輻射環(huán)從黑體前端移開，開始加熱熱輻射環(huán)到高于黑體的溫度；
[0015] 步驟（3)將熱輻射環(huán)移動(dòng)到黑體前部，輻射溫度計(jì)測(cè)量黑體輻射亮度溫度值，并 且采集黑體和熱輻射環(huán)溫度傳感器的信號(hào)。
[0016] 本發(fā)明通過基于控制背景輻射的黑體發(fā)射率測(cè)量裝置，分析了熱輻射環(huán)溫度和黑 體溫度變化對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，驗(yàn)證了該方法應(yīng)用于星載定標(biāo)黑體發(fā)射率在軌校準(zhǔn)的可行 性。
【附圖說明】
[0017] 圖1熱輻射環(huán)對(duì)黑體背景輻射的影響示意圖；
[0018] 圖2測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019] 圖3黑體的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020] 圖4熱輻射環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖
[0021] 圖5熱輻射環(huán)溫度與黑體溫度差異與黑體的發(fā)射率的關(guān)系圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 為了便于理解本發(fā)明，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說明，本領(lǐng)域技術(shù)人 員應(yīng)當(dāng)理解，下述的說明只是為了便于對(duì)發(fā)明進(jìn)行解釋，而不作為對(duì)其范圍的具體限定。
[0023] 如圖1所示為熱輻射環(huán)對(duì)黑體背景輻射的影響示意圖，其中，待測(cè)黑體1的輻射和 熱輻射環(huán)2的輻射通過待測(cè)黑體1反射到紅外輻射溫度計(jì)4,其測(cè)量原理如下：
[0024] -個(gè)具有無限小開口的理想黑體輻射源，其光譜輻射亮度可以由普朗克黑體輻射 定律計(jì)算得到，如公式（1)所示：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于控制背景輻射的黑體發(fā)射率測(cè)量裝置，其包括： 一待測(cè)黑體； 一熱輻射環(huán)，所述熱輻射環(huán)位于所述待測(cè)黑體的開口一側(cè)； 一紅外輻射溫度計(jì)，所述紅外輻射溫度計(jì)測(cè)量采集到的輻射信號(hào)，其特征在于： 在所述熱輻射環(huán)與所述紅外輻射溫度計(jì)之間設(shè)置有水冷光闌，所述水冷光闌用于降低 雜散輻射。
2. 如權(quán)利要求1所述的基于控制背景輻射的黑體發(fā)射率測(cè)量裝置，其特征在于：在所 述待測(cè)黑體的外側(cè)具有恒溫水冷套。
3. 如權(quán)利要求1所述的基于控制背景輻射的黑體發(fā)射率測(cè)量裝置，其特征在于：在所 述待測(cè)黑體的腔底的后部設(shè)置有溫度計(jì)，用對(duì)測(cè)量所述待測(cè)黑體的溫度。
4. 如權(quán)利要求1所述的基于控制背景輻射的黑體發(fā)射率測(cè)量裝置，其特征在于：在所 述熱輻射環(huán)上具有加熱膜。
5. -種基于控制背景輻射的黑體發(fā)射率測(cè)量方法，其采用如權(quán)利要求1-4的測(cè)量裝 置，其特征在于： 至少提供黑體、熱輻射環(huán)、紅外輻射溫度計(jì)； 步驟（1)保持黑體和熱輻射環(huán)處于預(yù)定溫度狀態(tài)，紅外輻射溫度計(jì)測(cè)量黑體輻射亮度 溫度值，同時(shí)采集黑體和熱輻射環(huán)溫度傳感器的信號(hào)； 步驟（2)將熱輻射環(huán)從黑體前端移開，開始加熱熱輻射環(huán)到高于黑體的溫度； 步驟（3)將熱輻射環(huán)移動(dòng)到黑體前部，輻射溫度計(jì)測(cè)量黑體輻射亮度溫度值，并且采 集黑體和熱輻射環(huán)溫度傳感器的信號(hào)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于控制背景輻射的黑體發(fā)射率測(cè)量裝置及方法，所述測(cè)量裝置包括：一待測(cè)黑體；一熱輻射環(huán)，所述熱輻射環(huán)位于所述待測(cè)黑體的開口一側(cè)；一紅外輻射溫度計(jì)，所述紅外輻射溫度計(jì)測(cè)量采集到的輻射信號(hào)，在所述熱輻射環(huán)與所述紅外輻射溫度計(jì)之間設(shè)置有水冷光闌，所述水冷光闌用于降低雜散輻射。本發(fā)明通過基于控制背景輻射的黑體發(fā)射率測(cè)量裝置，分析了熱輻射環(huán)溫度和黑體溫度變化對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，驗(yàn)證了該方法應(yīng)用于星載定標(biāo)黑體發(fā)射率在軌校準(zhǔn)的可行性。
【IPC分類】G01J5-00
【公開號(hào)】CN104833429
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510141022
【發(fā)明人】郝小鵬, 宋健, 原遵東, 劉曾林, 許敏
【申請(qǐng)人】中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院
【公開日】2015年8月12日
【申請(qǐng)日】2015年3月27日