[發(fā)明專利]三源便攜式比輻射率測(cè)定儀及其測(cè)定方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210363682.3
• 申請(qǐng)日: 2012-09-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102879104A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-01-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張仁華;邵全琴;樊江文;邴龍飛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所
• 主分類號(hào): G01J5/00
• 分類號(hào): G01J5/00;G01J5/08
• 代理公司: 北京思創(chuàng)畢升專利事務(wù)所 11218
• 代理人: 劉明華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種定量遙感測(cè)定儀及其測(cè)定方法，具體而言，本發(fā)明涉及一種適合室外測(cè)定的便攜式比輻射率測(cè)定儀及其測(cè)定方法。

背景技術(shù)

物體表面溫度是物體界面分子平均運(yùn)動(dòng)的能量值，其主要取決于以下三個(gè)參數(shù)：表面輻射溫度、環(huán)境輻照度和比輻射率。物體比輻射率表示物體發(fā)射熱輻射的能力，地表地物溫度的測(cè)定在許多科學(xué)研究和應(yīng)用領(lǐng)域具有重要作用，精確測(cè)量比輻射率能獲取地表地物的真實(shí)溫度。現(xiàn)有的比輻射率測(cè)量技術(shù)主要通過(guò)變換輻射源來(lái)求解比輻射率。比如中國(guó)發(fā)明專利CN1464297公開(kāi)了一種便攜式比輻射率測(cè)定儀及其測(cè)定方法，其具有V字型的半封閉腔體，該腔體兩個(gè)向上分支的一端通光口上安裝一臺(tái)紅外溫度測(cè)定儀，所述測(cè)定儀利用45度天頂角的天空下行輻射（也可稱為天空冷輻射）與室溫輻射（即V字型腔體熱輻射）的切換（詳見(jiàn)《定量熱紅外遙感模型及地面實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)》第3章，張仁華著，2009年，科學(xué)出版社），在兩次環(huán)境輻照度下構(gòu)建一個(gè)二元方程組，得出比輻射率。

上述比輻射率測(cè)定儀根據(jù)一個(gè)二元方程組的關(guān)系計(jì)算比輻射率，由于每次測(cè)量只有單一的天空下行輻射強(qiáng)度，無(wú)法分析下行輻射的強(qiáng)度和角度對(duì)其測(cè)量精度的影響。此外，由于安裝紅外輻射計(jì)的通光口尺寸需與所插入的紅外輻射計(jì)透鏡尺寸吻合，上述測(cè)定儀的V字型腔體難以適應(yīng)目前多種紅外輻射計(jì)的透鏡尺寸。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有的比輻射率測(cè)定儀的結(jié)構(gòu)不適于目前多種紅外輻射計(jì)的透鏡尺寸的問(wèn)題，以及現(xiàn)有的比輻射率測(cè)定儀，由于每次測(cè)量只有單一的天空下行輻射強(qiáng)度，無(wú)法分析下行輻射的強(qiáng)度和角度對(duì)其測(cè)量精度的影響。本發(fā)明提供了一種三源便攜式比輻射率測(cè)定儀及其測(cè)定方法，其為利用三個(gè)輻射源的多邊體腔體結(jié)構(gòu)，測(cè)量精度高，其安裝紅外輻射計(jì)的觀測(cè)孔上設(shè)置調(diào)節(jié)孔尺寸的可拆卸的轉(zhuǎn)接孔，可以適用另種紅外測(cè)溫儀透鏡的直徑。

本發(fā)明所利用的輻射源為晴朗天空37度天頂角的下行輻射、0度天頂角的下行輻射以及37度與0度同時(shí)的下行輻射。每個(gè)輻射源均能構(gòu)建一個(gè)二元方程組，即：

M₁=εB+(1-ε)E₁

M₂=εB+(1-ε)E₂

式中ε為比輻射率，M₁為大氣下行輻射下，指冷環(huán)境下，即37度或0度或37度和0度下行輻射下的目標(biāo)物出輻射度（目標(biāo)物出輻射度為離開(kāi)目標(biāo)物的熱輻射的度量單位）。M₂為腔體室溫下，指熱環(huán)境的目標(biāo)物出輻射度。E₁為大氣下行輻射照度（輻射照度為到達(dá)目標(biāo)物的熱輻射的度量單位），指冷環(huán)境輻射照度，即37度0度或37度和0度的輻射照度，E₂為腔體室溫（塑料片等的）輻射照度，指熱環(huán)境輻射照度，B為目標(biāo)物的黑體出輻射度。以上計(jì)算式假設(shè)在改變環(huán)境輻照度時(shí)，B沒(méi)有明顯的變化，實(shí)踐研究多次證明以上假設(shè)成立（詳見(jiàn)《定量熱紅外遙感模型及地面實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)》第3章，張仁華著，2009年，科學(xué)出版社）。

多次實(shí)驗(yàn)結(jié)果以及公式計(jì)算結(jié)果表明，與晴朗天空45度天頂角的天空下行輻射相比，晴朗天空37度天頂角的下行輻射更能代表半球天空下行輻射的等效值（平均值），而0度天頂角下行輻射是天空下行輻射半球分布中的最小值，37度、0度以及37度和0度組合成三組天空下行輻射，結(jié)合室溫輻射構(gòu)建三個(gè)二元方程組，求出在動(dòng)態(tài)天空輻射下的比輻射率，并通過(guò)各組比輻射率值得出測(cè)量的結(jié)果對(duì)比，可以分析下行輻射的強(qiáng)度和角度對(duì)其測(cè)量精度的影響。同時(shí)，獲得了三組熱紅外波段大氣輻射傳輸所需要的積分方程的天空下行輻射積分值，也為建立更精確的以近地層空氣溫度和空氣濕度構(gòu)建的天空下行輻射反演模型打下基礎(chǔ)。

本發(fā)明所提供的一種三源便攜式比輻射率測(cè)定儀，其包括腔體、觀測(cè)地物定位板10和紅外輻射計(jì)，所述觀測(cè)地物定位板10置于所述腔體及地物之間，所述三源便攜式比輻射率測(cè)定儀的特征在于：

所述腔體的頂部由三個(gè)呈不同角度的平面組成，位于中間的頂面與底面相平行并與水平面平行，該頂面上開(kāi)有0度天頂角天空下行輻射入射孔1，與所述頂面相接的兩個(gè)面的垂直線分別與垂直于頂面的中軸線呈45度和37度，所述與頂面的中軸線呈45度的平面上開(kāi)有紅外輻射計(jì)觀測(cè)孔8以插入紅外輻射計(jì)，所述與頂面的中軸線呈37度的平面上開(kāi)有37度天空下行輻射入射孔5，上述三個(gè)入射孔均配有孔蓋1、4、7。

所述觀測(cè)地物定位板10上開(kāi)有地物觀測(cè)孔11，該觀測(cè)地物定位板10與腔體之間還設(shè)置反射板，所述反射板中心為與地物觀測(cè)孔11尺寸形狀相同的鍍金反射圓板。