一种基于控制背景辐射的黑体发射率测量装置及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种黑体发射率测量装置及方法，特别是涉及一种基于控制背景辐射 的黑体发射率测量装置及方法。
【背景技术】
[0002] 红外遥感是对地观测系统的重要探测手段之一，在国土安全、防灾减灾、环境监 测、气象预报和气候变化监测等很多领域都发挥着重要作用。由于红外遥感载荷在轨运行 期间量值稳定性不高，需要利用星载定标系统不断的进行标定。高精度的星载定标系统，对 于保持红外遥感载荷高定量化和高稳定性的观测水平具有决定性作用。星载定标系统一般 由一到二个星载黑体实现高低温度的标定，也可利用深空环境作为标定源。
[0003] 根据普朗克黑体辐射定律黑体的亮度温度由黑体温度、波长和发射率来决定。黑 体的温度通过黑体上的高精度温度传感器测量得到。而黑体发射率通过地面实验测量得到 后，作为一个重要参数直接用于黑体亮度温度的计算。目前尚无在轨测量和校准的措施。而 卫星在轨运行期间星载定标黑体可能会受到宇宙射线照射的破坏或者长时间工作老化变 性，这些都可能改变黑体的发射率，从而影响定标的准确性。为了提高我国红外遥感的定标 水平，同时满足气候监测对高精度的红外遥感载荷的需求，有必要研宄星载黑体发射率在 轨的自校准方法。准确在轨测量黑体发射率对于提高星载定标系统的精度具有重要意义。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种基于控制背景辐射的黑体发射率测量装置，其包括：
[0005] -待测黑体；
[0006] -热辐射环，所述热辐射环位于所述待测黑体的开口一侧；
[0007] -红外辐射温度计，所述红外辐射温度计测量采集到的辐射信号，其特征在于：
[0008] 在所述热辐射环与所述红外辐射温度计之间设置有水冷光阑，所述水冷光阑用于 降低杂散福射。
[0009] 其中，在所述待测黑体的外侧具有恒温水冷套。
[0010] 其中，在所述待测黑体的腔底的后部设置有温度计，用对测量所述待测黑体的温 度。
[0011] 其中，在所述热辐射环上具有加热膜。
[0012] 本发明提供了一种基于控制背景辐射的黑体发射率测量方法，其中至少提供黑 体、热辐射环、红外辐射温度计；
[0013] 步骤（1)保持黑体和热辐射环处于预定温度状态，红外辐射温度计测量黑体辐射 亮度温度值，同时采集黑体和热辐射环温度传感器的信号；
[0014] 步骤（2)将热辐射环从黑体前端移开，开始加热热辐射环到高于黑体的温度；
[0015] 步骤（3)将热辐射环移动到黑体前部，辐射温度计测量黑体辐射亮度温度值，并 且采集黑体和热辐射环温度传感器的信号。
[0016] 本发明通过基于控制背景辐射的黑体发射率测量装置，分析了热辐射环温度和黑 体温度变化对测量结果的影响，验证了该方法应用于星载定标黑体发射率在轨校准的可行 性。
【附图说明】
[0017] 图1热辐射环对黑体背景辐射的影响示意图；
[0018] 图2测量装置的结构示意图；
[0019] 图3黑体的结构示意图；
[0020] 图4热辐射环的结构示意图
[0021] 图5热辐射环温度与黑体温度差异与黑体的发射率的关系图。
【具体实施方式】
[0022] 为了便于理解本发明，下面结合附图对本发明的实施例进行说明，本领域技术人 员应当理解，下述的说明只是为了便于对发明进行解释，而不作为对其范围的具体限定。
[0023] 如图1所示为热辐射环对黑体背景辐射的影响示意图，其中，待测黑体1的辐射和 热辐射环2的辐射通过待测黑体1反射到红外辐射温度计4,其测量原理如下：
[0024] -个具有无限小开口的理想黑体辐射源，其光谱辐射亮度可以由普朗克黑体辐射 定律计算得到，如公式（1)所示：
【主权项】
1. 一种基于控制背景辐射的黑体发射率测量装置，其包括： 一待测黑体； 一热辐射环，所述热辐射环位于所述待测黑体的开口一侧； 一红外辐射温度计，所述红外辐射温度计测量采集到的辐射信号，其特征在于： 在所述热辐射环与所述红外辐射温度计之间设置有水冷光阑，所述水冷光阑用于降低 杂散辐射。
2. 如权利要求1所述的基于控制背景辐射的黑体发射率测量装置，其特征在于：在所 述待测黑体的外侧具有恒温水冷套。
3. 如权利要求1所述的基于控制背景辐射的黑体发射率测量装置，其特征在于：在所 述待测黑体的腔底的后部设置有温度计，用对测量所述待测黑体的温度。
4. 如权利要求1所述的基于控制背景辐射的黑体发射率测量装置，其特征在于：在所 述热辐射环上具有加热膜。
5. -种基于控制背景辐射的黑体发射率测量方法，其采用如权利要求1-4的测量装 置，其特征在于： 至少提供黑体、热辐射环、红外辐射温度计； 步骤（1)保持黑体和热辐射环处于预定温度状态，红外辐射温度计测量黑体辐射亮度 温度值，同时采集黑体和热辐射环温度传感器的信号； 步骤（2)将热辐射环从黑体前端移开，开始加热热辐射环到高于黑体的温度； 步骤（3)将热辐射环移动到黑体前部，辐射温度计测量黑体辐射亮度温度值，并且采 集黑体和热辐射环温度传感器的信号。
【专利摘要】本发明公开了一种基于控制背景辐射的黑体发射率测量装置及方法，所述测量装置包括：一待测黑体；一热辐射环，所述热辐射环位于所述待测黑体的开口一侧；一红外辐射温度计，所述红外辐射温度计测量采集到的辐射信号，在所述热辐射环与所述红外辐射温度计之间设置有水冷光阑，所述水冷光阑用于降低杂散辐射。本发明通过基于控制背景辐射的黑体发射率测量装置，分析了热辐射环温度和黑体温度变化对测量结果的影响，验证了该方法应用于星载定标黑体发射率在轨校准的可行性。
【IPC分类】G01J5-00
【公开号】CN104833429
【申请号】CN201510141022
【发明人】郝小鹏, 宋健, 原遵东, 刘曾林, 许敏
【申请人】中国计量科学研究院
【公开日】2015年8月12日
【申请日】2015年3月27日