FY-3E/HIRAS-II发射前热真空定标试验非线性校正

红外高光谱大气探测仪II型（HIRAS-II）是一台傅里叶变换光谱仪,搭载于世界首颗民用晨昏轨道气象卫星FY-3E上,其研制过程在FY-3D/HIRAS-I产品基础上,重点提升了探测器灵敏度、光谱和辐射定标精度等方面。仪器发射前进行了全面的热真空定标试验,其中非线性订正作为辐射定标过程的重要环节,对辐射定标精度具有重要影响。针对HIRAS-II长波和中波1红外探测器产生的非线性效应,通过缩放带内光谱对原始数据作非线性订正,采用最小化不同温度点复原光谱各波数点的响应度分布和最小化变温黑体定标偏差分布两种方法推导非线性系数。对比辐射定标数据作非线性订正前后的光谱亮温偏差,结果表明,经过非线性订正后的辐射定标精度得到了明显提升。     

青海湖地区NCEP资料对风云二号C星热红外通道绝对辐射定标影响研究

为了分析大气廓线中温度和相对湿度变化对风云二号C星(FY-2C)热红外通道定标的影响,分别利用2005年6月25日青海湖场地定标试验的实际探空数据和对应时刻NCEP(美国国家环境预报中心)全球再分析大气廓线资料(简称NCEP资料)对FY-2C热红外通道进行定标计算,两种方法定标结果一致.利用2003年8月的14次青海湖实际探空数据和对应时刻的NCEP资料进行FY-2C热红外通道入瞳辐亮度和亮温的对比计算,利用辐射传输计算软件(MODTRAN 3.7)进行大气廓线对FY-2C热红外通道入瞳辐亮度和亮温的敏感性试验.计算结果表明对于青海湖地区,NCEP资料可用于FY-2C热红外通道的辐射定标计算.     

直接采样微波辐射计统计模型及定标研究

直接采样微波辐射计对射频信号直接采样,是一种结构简单的数字辐射计.受高速、宽带模数转换器(ADC)采样、非理想量化的影响,直接采样数字接收机输出信号的统计特性将改变,传统辐射计的定标方法不再完全适用于直接采样微波辐射计.论文分析ADC的非理想量化,建立直接采样数字接收机输出信号的统计模型和直接采样微波辐射计的定标方程;实验采用多点定标方法对直接采样微波辐射计进行定标,并用三次样条插值拟合直接采样数字接收机输出信号功率估计值与输入噪声温度之间的转移曲线,提高直接采样微波辐射计的测量精度.     

利用大洋浮标数据和NCEP再分析资料对FY-2C红外分裂窗通道的绝对辐射定标

介绍利用大洋浮标数据和NCEP再分析资料对FY-2C红外分裂窗通道进行在轨绝对辐射定标的方法,并选择了2006年10个时次的卫星数据进行辐射定标试验.将利用这种方法获得的定标结果与FY-2C卫星数据产品中提供的定标查找表进行比较分析,结果表明两套不同的定标系数反演的大气层顶(TOA)亮度温度的主要差别集中在云顶、冰雪覆盖区域等低温像元;而在常温区的陆表和海表像元定标结果差别较小,反演的TOA亮温差在2K左右.提出的替代定标方法可以极大地提高定标频次,为实现FY-2C红外分裂窗通道的实时绝对辐射定标提供了重要的方法基础.     

微波辐射计接收机两点定标法误差分析及准确性验证

介绍了微波辐射计接收机两点定标法,并进行了误差分析.对自行研制的23.8GHz数字增益自动补偿微波辐射计进行了定标,计算定标误差范围.对接收机两点定标法得到的定标方程进行了验证实验,结果表明采用两点定标法对辐射计接收机进行定标有良好的准确性.     

FY-2多通道扫描辐射计的可见光外场定标

可见光定标是FY-2气象卫星多通道扫描辐射计研制的关键技术之一,发射前的精确定标是气象资料定量化和数字化应用的主要依据.基于Beer定理,详细说明定标的原理,摸索出一套适合于FY-2扫多通道描辐射计的可见光外场定标方法,建立起定标的规范程序,并对误差来源进行了分类和分析.通过在昆明的多次外场试验,获取了良好的定标结果,验证了这一方法的正确可行.     

FY-3B红外分光计亮温资料的云检测算法研究

结合风云三号B星(FY-3B)载红外分光计(InfraRed Atmospheric Sounder,IRAS)资料的通道特性,分析了云在不同波段的光谱特性。与通道亮温偏差阈值法不同,利用通道多光谱信息以及基于平滑梯度和通道信噪比的方法对FY-3B/IRAS资料进行云检测方法研究,更有效地识别出了有云视场点。对2013年1月9日00时至1月14日00时共5天的IRAS资料数据进行了偏差订正,然后采用以上方法进行了IRAS资料云检测。结果表明,经过云检测后的通道亮温偏差服从高斯分布,满足后期变分同化IRAS通道亮温的要求。     

FY-3卫星微波辐射热定标源设计与性能分析

基于FY-3卫星微波辐射热定标源周期性阵列角锥结构,采用时域有限差分算法(Finite Difference Time Domain,FDTD),对其发射率进行仿真分析,并采用空间驻波法(Space Standing Wave Method,SSMW)进行测试。计算表明:热定标源发射率随吸波涂层厚度的增加逐渐提升,但趋于稳定;随着中心频率的增加,热定标源发射率逐渐增大,在典型涂层厚度1 mm 参数下,工作频段内发射率已大于0. 999。测试结果表明:热定标源在工作频段内发射率大于0.995。综合地面热真空试验以及在轨测试结果,表明热定标源辐射面温度均匀度满足设计指标±0.25K的要求;在轨工作时,由于热定标源辐射面与深空背景辐射热量交换更为剧烈,从而导致其辐射面温度均匀度大于地面测试结果。该项研究为FY-3 后续型号以及其它型号星载微波辐射热定标源产品的升级换代提供工程应用基础。     

基于FY-2E卫星CIBLE定标结果的台风客观定强效果评估

利用自主研发的风云二号(FY-2)基于月球辐射校正的内黑体定标(CIBLE,Calibration of Inner Blackbody Corrected by Lunar Emission)方法,采用台风Dvorak卫星客观定强技术,分别选用2012年夏季定标平稳变化期、秋季星蚀期的强台风、超强台风过程,进行了FY-2E红外波段的CIBLE定标结果、交叉定标(GSICS,Global Space-based Inter-Calibration System)结果、日本MTSAT定标结果的台风客观定强分析.结果表明,CIBLE方法能够正确反映FY-2E在轨定标斜率的日变化和年变化,确保了FY-2E/CIBLE与MTSAT定标结果估算的各级别台风强度稳定一致.特别在FY-2E秋季星蚀期,明显提高了台风夜间定强的准确率,与GSICS定标相比,台风中心最大风速误差减小了14 m/s,极大促进了台风强度监测预报水平的提升.     

星载微波辐射计定标及误差分析

微波辐射计是气象卫星对地观测微波遥感重要仪器之一,通过接收被观测场景辐射的微波能量来探测目标的特性.而微波辐射定标是微波遥感探测资料定量化应用的基础.以目前气象卫星的微波辐射计以此为例,对微波辐射计的定标方法进行了概述,并对微波辐射计的定标误差进行了分析和估算.     

An approach of three-dimensional vector radiative transfer (3-D-VRT) equation for inhomogeneous scatter media

To solve a three-dimensional vector radiative transfer (3-D-VRT) equation for the model of spatially inhomogeneous scatter media, the finite enclosure of the scatter media is geometrically divided, in both the vertical z and horizontal (x,y) directions, to form very thin multiboxes. The zeroth-order emission, first-order Mueller matrix of each thin box, and an iterative approach of high-order radiative transfer are applied to deriving high-order scattering and emission of whole inhomogeneous scatter media. Numerical results of polarized brightness temperature at microwave frequency from an inhomogeneous scatter model such as vegetation canopy are calculated and discussed.     

用IGS发布的TEC数据提高法拉第旋转校正精度

电磁波穿过电离层时引入的法拉第旋转是导致全极化微波辐射计观测亮温产生交叉极化的重要原因.分析得知IRI（international reference ionosphere）模型产生的TEC（total electron content）数据在部分低纬地区无法满足全极化辐射计对法拉第旋转的校正精度要求.为提高校正精度,分析了沿观测路径积分法和应用IGS（International GPS Service）发布的TEC数据校正两种方法对校正精度的影响.结果表明,沿观测路径积分法不能有效改善校正精度,而应用IGS数据校正可大幅提高低纬地区法拉第旋转校正精度,满足全极化微波辐射计对极化旋转角的校正精度要求.     

应用积分法的发动机内壁瞬态温度测试研究

在传热学基本原理和能量守恒定律的基础上,本文提出了利用积分法求解航空发动机壁面导热的偏微分方程,进而实现对航空发动机内壁瞬态温度的测量。借助螺塞热电偶温度传感器和多路数据采集卡,建立了瞬态温度测量系统,利用氢氧焰模拟航空发动机内部瞬态高温源,分别得出了传感器和红外测温仪测得的发动机内壁表面温度变化曲线。实验结果表明该方...     

发射率的修正在红外校准工作中的应用

在红外温度计的校准工作中,发射率对校准结果有很大的影响,文章立足于实际应用,从黑体辐射源和红外温度计两个方面归纳总结出了因发射率的偏差B1人的温度计示值的修正方式。     

微波加热中物料实时温度测量无线传感器及其网络

微波作为新型的清洁能源在工业生产中得到广泛应用。然而,微波选择性加热导致的加热不均匀和微波场中温度难以准确实时测量的问题限制了微波工业设备的高效设计与应用。针对以上问题,本文设计了一种基于无线传感器网络和单片机技术的微波加热温度测量系统,该系统以STM32作为微控制器、CC1101作为无线收发器组成星型无线传感器网络,并开发简易的上位机显示程序,实现了微波加热过程中多点位置的实时温度测量。其中无线传感器节点(End Device)采用DS18B20数字温度传感器实时测量节点位置温度值并发送数据,中央节点(Access Point)接收数据并通过RS232串口上传至PC机显示。本文使用该系统测量结果和光纤温度计结果作为比对,验证了该系统的可行性和准确性,且该系统成本低廉、布控灵活,适用于隧道式工业微波加热等多种应用场景。     

原子发射双谱线测温常数静态标定实验研究

为了实现恶劣环境下瞬态高温的精确测量,设计了基于原子发射双谱线测温原理的光电测温器。采用高温黑体炉对光电测温器进行特定常数静态标定实验,选用CuⅠ 510.5nm和CuⅠ 521.8nm两条波长间隔小的谱线作为测温时的温标谱线,得到了测温常数A的值为0.1083,B的值为628.387。对标定后的光电测温器进行Cu燃烧温度场温度测试实验,并与计量部门标定过的M5型红外测温仪测量的标准温度进行比较。结果表明,两种方法测得温度的平均相对误差为1.3%。该研究为原子发射双谱线测温法准确测量瞬态高温提供了理论依据。     

微波加热含水稠油的实验和模拟研究

微波加热过程中，加热腔内部的温度分布对研究微波加热稠油引发的含水稠油的流变性和含水率的变化有着重要的意义，本文通过用FDTD方法求解Maxwell方程和用有限差分法求解传热方程，得到了微波加热腔内部的温度分布，为研究稠油的微波加热脱水提供了理论依据。     

基于IEEE1451接口的智能网络传感器设计

提出一种基于IEEE1451.2和IEEE1451.4相结合网络传感器的接口,有效地解决了固定通道数的数据采集系统,频繁进行热插拔情况下统一接口设计的问题.所有传感器能以任何组合插入任何一个或多个数据采集通道.设计了基于IEEE1451.2的TEDS,最后详细介绍了以Pt100为变换器的温度传感器的校正引擎的设计.实验证明,该校正方法能提高测量精度0.1～0.4℃     

对流层电波折射误差高精度实时修正

介绍了利用对大气中水汽含量敏感的微波辐射计，在电波传播路径上实时测量大气辐射亮温直接进行折 射误差修正的方法。该方法是在电波传播路径上直接获得折射修正信息样品的，不受大气时变特性和水平不均匀性的 影响，因而可提高修正精度。在天顶方向湿项折射误差实时修正精度可达厘米级。     

高阶旋转波近似方法及其对任意强度耦合的多光子J－C模型的应用

本文通过分析量子绝热近似与旋转波近似的相似性，提出了计算非旋转波效应的高级旋转波近似方法。应用这个方法，我们研究了任意强度耦合的多光子Ｊ－Ｃ模型的演化，给出了此模型的一阶近似解和任意高阶方程解的递推公式．应用零级解，我们给出了有限温度条件下原子平均能量的演化公式。