[發明專利]一種用于微波氣象觀測儀的標定系統和標定方法

無效

• 申請號: 201410102258.2
• 申請日: 2014-03-19
• 公開（公告）號: CN103885096A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發明（設計）人: 張祖蔭;金鋒;張明星;祁倩;孫強;吳建
• 申請（專利權）人: 武漢安德瑞科技有限公司
• 主分類號: G01W1/18
• 分類號: G01W1/18
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 唐正玉

技術領域

本發明涉及一種用于微波氣象觀測儀的標定系統和標定方法。

背景技術

氣象觀測對國民經濟和國防建設，均具有十分重要的意義，多年以來，為了獲得當地實時的氣象資料，都是通過發射無線探空儀來實現的。然而這種方法不僅成本高，操作復雜，而且也無法獲得長期連續的氣象資料。因此，近幾年來，微波氣象觀測儀得到了迅速的發展，并取得了可喜的成就。它不僅操作簡單，可以全天候，全天時自動按程序工作，而且可以獲得長期的連續的氣象資料，大大提高了氣象預報的準確度。但是，進口一臺微波氣象觀測儀價格昂貴，每臺約人民幣二百萬元。而且其技術還在不斷發展之中。其硬件和軟件均在不停的更新，每次更新。購買用戶均要付出不菲的代價。因此，研究具有獨立自主知識產權的微波氣象觀測儀，不僅是國民經濟和國防建設的迫切要求，而且對我國實體產業的轉型升級，也是十分重要的。

微波氣象觀測儀是通過觀測大氣輻射的強度，即輻射亮溫T_B的大小，反演大氣的氣象參數，為大氣的溫度、濕度廊線，云中液態水含量等。但是，微波氣象觀測儀的輸出信號為電壓V，要將電壓V和亮溫T_B聯系起來，必須進行標定。我們通過多年的預研和相關實驗，提出了一套定標方案，完全可以滿足應用的需要。由于氣象觀測對國民經濟和國防建設意義重大，而目前采用無線探空儀獲得實時氣象資料的方法不僅成本高，操作也十分復雜，只能由一部分氣象站進行。遠遠不能滿足個各行業需要實時獲得當地氣象資料的要求。例如地方的氣象臺站、機場、港口、大型軍事重地、農場，某些特殊的工礦企業等，均是微波氣象觀測儀最適合的用戶。微波氣象觀測儀的相關技術，還可廣泛應用與環境污染、水、火災情的監測，出口岸對隱藏的槍支、毒品的檢查等。

微波氣象觀測儀是目前尚在升級和推廣的高科技產品，攻克相關的技術對我國企業的轉型升級是十分有利的。進口一臺典型的微波氣象觀測儀，約需幣200萬元，按目前市場去求的保守估計，產會有25億的經濟效益。微波氣象觀測儀的標定系統，是微波氣象觀測儀的關鍵技術設備，它決定了觀測儀的數據是否精確有效。

發明內容

本發明的提供一種用于微波氣象觀測儀的標定系統和標定方法。解決了關鍵材料的選擇和特性測試，解決了亮溫輸出面在低溫下結霜而影響標定精度的困難。并從理論上導出了標定系統輸出亮度T_B的計算公式，并在此基礎上得出了標定時觀測儀天線實際上接收到的信號T_AP的計算公式，極大的提高了標定精度。制定了標定方法和規范，該設備不僅可精確地進行兩點線性標定，還可進行多點標定以考核觀測儀的線性度是否良好。

本發明的技術方案為：

一種用于微波氣象觀測儀的標定系統，其特征在于：該標定系統有三層發射體，三層發射體分別為微波吸收體、絕熱箱、絕熱箱與微波氣象觀測儀的天線之間的空氣層，微波吸收體用金屬壓塊固定在絕熱箱內底部并與固定在絕熱箱底部的鉑電阻相接觸，鉑電阻通過導線與固定在絕熱箱外的引線柱相連，且微波吸收體上表面用液氮淹沒，絕熱箱內設有一空間安裝微波氣象觀測儀的天線，天線通過波導與絕熱箱外的微波氣象觀測儀的主機相連，引線柱連接到電阻表，計算機分別與電阻表和微波氣象觀測儀的主機相連，絕熱蓋蓋在絕熱箱上并密封。

絕熱箱下部設有氮氣進氣管。

所述的絕熱箱外加一金屬屏蔽箱，且將對應固定在絕熱箱上的絕熱蓋、引線柱、天線的連接導線、氮氣進氣管從金屬屏蔽箱上引出。

該標定系統有三層發射體，三層發射體為微波吸收體、絕熱箱、絕熱箱與微波氣象觀測儀的天線之間的空氣層，其中微波吸收體是主要得發射體，近似為一黑體，能夠全部吸收入射到它上面的輻射能量，所以它發射的亮度溫度幾乎接近其物理溫度，這一亮度溫度經過微波吸收體和絕熱箱交界的反射和透射，進入絕熱箱，其中很小一部分被絕熱箱層吸收損耗，絕大部分連同絕熱箱的發射信號一起傳輸到絕熱箱層與微波氣象觀測儀的天線之間的空氣層交界面，再經過這一界面的反射和透射之后，經過空氣層傳輸到微波氣象觀測儀的天線；天線將接收到的信號送給微波氣象觀測儀的主機處理，最終以電壓的形式輸出，精確計算傳輸到天線口面的亮度溫度；以此為標準，建立入射的亮度溫度T_B和輸出電壓V的定量關系，重復多次得到多組亮度溫度T_B與輸出電壓V數據擬合成一個標定方程或標定曲線，對微波氣象觀測儀進行標定的標定方程或標定曲線。

所述的金屬屏蔽箱有良好屏蔽性能，可以有效的防止外界的輻射對定標精度的影響；