[實用新型]一種自然地表紅外發射率光譜數據野外測量系統

有效

• 申請號: 201420119500.2
• 申請日: 2014-03-18
• 公開（公告）號: CN203881444U
• 公開（公告）日: 2014-10-15
• 發明（設計）人: 張勇;戎志國
• 申請（專利權）人: 國家衛星氣象中心
• 主分類號: G01J3/28
• 分類號: G01J3/28;G01J5/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及發射率測量技術領域，特別涉及一種自然地表的紅外發射率光譜數據野外測量系統。

背景技術

地表發射率是描述地表紅外輻射特性的基本參數，在航空航天、國防科技以及工農業生產等領域中具有重要價值。近些年來，無論是室內還是野外，人們都在努力探索各種方法來測量地表發射率。但實驗室測量的發射率數據往往不能滿足實際遙感應用的需求，因為發射率不僅依賴于地表物體的組成成分，而且與物體的表面狀態(表面粗糙度等)及物理性質(介電常數，含水量、溫度等)有關，并隨著所測定的輻射能的波長(λ)、觀測角度(θ)等條件的變化而變化。因此，適用于遙感應用的地表紅外發射率主要依靠野外實地測量?，F有的發射率野外測量技術，比如中國發明專利CN1464297和CN2545599提供了一種利用V字型封閉腔進行發射率野外測量的方法和便攜式的發射率測定儀，利用紅外測溫儀來測量寬波段的發射率；中國發明專利CN101458123發明了一種發射率二維分布及其尺度轉換的測量儀器和方法，可以在野外利用熱像儀進行發射率測量；中國發明專利CN102879104發明了一種三源便攜式發射率測量儀器和方法，利用紅外輻射計完成發射率的測量。

上述發射率野外測量方法和儀器都是基于通道式紅外輻射計或熱像儀完成發射率的測量，這類儀器在紅外波段都只設置一個或幾個通道，因此，無法獲取自然地表的紅外發射率光譜數據；并且都是直接以天穹作為冷輻射源，每次測量都只能將一個或幾個角度的天空下行輻射引入測量儀器，無法準確的獲取整個半球空間內的天空下行輻射，勢必對發射率測量結果造成影響。

實用新型內容

為了適應自然地表野外實地測量紅外發射率光譜數據的需求，在近地表無風無云的條件下，本實用新型提出一種自然地表紅外發射率光譜數據野外測量系統。該測量系統可以在野外利用傅里葉紅外光譜儀通過對紅外參考板和地面目標的交替測量，完成對自然地表紅外發射率光譜數據的計算。

本實用新型采用如下技術方案：

一種自然地表的紅外發射率光譜數據野外測量系統，由傅里葉紅外光譜儀(1)、紅外標準板(2)、黑體(3)、接觸式溫度計(4)、GPS(5)、光譜儀支架(6)和計算機(7)組成。選擇待測目標區域(8)，通過GPS定位設備讀取待測區域中心的經緯度信息；通過光譜儀支架將光譜儀架于觀測區域上方，用接觸式溫度計測量待測區地表溫度，在該溫度點附近選擇5個控溫點對黑體進行控溫，并使用控溫的黑體對光譜儀進行現場標定；同時，將紅外標準板置于自然環境中，使其與周圍環境進行充分的熱交換；利用標定后的光譜儀依次測量紅外標準板和目標區域，在兩次測量之間用接觸式溫度計測量紅外標準板表面溫度；并記錄測量過程中天空狀態、氣象條件和待測區域的實際情況。

本實用新型使用的紅外光譜儀是加拿大BOMEM儀器公司生產的MR154傅立葉變換紅外光譜輻射儀，它的光學系統是一個Michelson干涉儀。MR154紅外傅立葉變換光譜輻射儀配備有：一個中長波紅外探測器(TeCdHg碲鎘汞)(2～20μm，500～5000cm^-1)，一個短波紅外探測器(InSb銻化銦)(1.1～5.5μm，1818～9090cm^-1)和一個近紅外探測器(Si硅)(0.7～1.17μm，8547～14285cm^-1)。MR154的光譜分辨率為1、2、4、8或16cm^-1。本實用新型中使用TeCdHg碲鎘汞探測器，1cm^-1的光譜分辨率。另外，MR154專門配備了一臺便攜式的黑體M340(美國Mikron公司生產)，用作紅外光譜儀輻射定標。通過針對待測區域地表溫度的黑體控溫設置，對光譜儀進行精確標定，可以獲取目標區域和紅外參考板中長波紅外光譜范圍內的連續光譜輻亮度數據。