专利名称：一种真空环境的三极化微波辐射计校准装置的制作方法
技术领域：
一种真空环境的三极化微波辐射计校准装置技术领域[0001]本实用新型涉及一种三极化微波辐射计校准装置，特别是一种真空环境的三极化微波辐射计校准装置。
背景技术：
[0002]极化微波辐射计自上世纪90年代以来逐渐应用于被动微波遥感领域，它在传统微波辐射计功率幅度测量的基础上，进一步提取观测目标的极化信息。即除了测量目标微波热电磁辐射功率的两个正交极化分量外，还能够测量这两个正交分量的复相关分量的实部T,。三极化辐射计(测量T、、Th、T,这三个斯托克斯分量的辐射计)在遥感海洋风场方面的显著作用已经实践验证。[0003]在国际上，几乎所有业务应用型卫星搭载的微波辐射计在发射前都要进行校准。实验室校准是最基础、最经济的校准方式；地面真空环境校准是精度最高的一种校准方式。Gasiewski和Kunkee设计了一种能够校准三极化微波辐射计的校准装置，该装置主要包括冷参考负载、热参考负载和极化产生器。但Gasiewski等人所提出装置存在的问题是还需要使用另外一个非极化参考负载，即第三个参考负载。在校准辐射计时，要么暂时移走极化产生器，要么移动辐射计指向除冷参考负载和热参考负载以外的第三个参考负载，才能实现三极化微波辐射计的校准。[0004]Gasiewski和K unkee提出的装置可以实现三极化微波福射计的实验室校准。但对于地面真空环境校准，Gasiewski方案上存在着较大的工程实现难度。因为在地面真空校准时，在真空罐内移动极化产生器存在较大难度，一旦发生机械故障，只能终止试验，并且极化产生器很可能面临无处可以移动的限制。此外在真空罐内，由于空间相对狭小，让辐射计在完成沿天线轴向旋转的同时，还要移动辐射计指向除冷参考负载及热参考负载以外的另一个参考负载也较难实现。[0005]Gasiewski等人提出的方案与本装置的核心区别在于Gasiewski方案不包含可变温度点参考负载。Gasiewski方案使用了两个固定温度点参考负载，即热参考负载和冷参考负载，分别放置在本装置固定温度点参考负载和可变温度点参考负载的位置上。为了实现校准三极化辐射计所需的线性无关的亮温度向量信号输出，该方案需要在辐射计校准过程中将第三个固定温度点参考负载多次移动到极化产生器的上方。实用新型内容[0006]本实用新型目的在于提供一种真空环境的三极化微波辐射计校准装置，解决以往校准装置需要移走极化产生器以及引入第三个参考负载而导致的结构复杂化的问题。[0007]—种真空环境的三极化微波辐射计校准装置，包括:极化产生器、不锈钢屏蔽桶、不锈钢固定板A、固定温度点参考负载、不锈钢固定板B、绝热支撑板、底板、转台和温度传感器，还包括:可变温度点参考负载、液氮管和电阻加热棒。其中，极化产生器包括:不锈钢框和金属线。[0008]不锈钢框为矩形结构，在金属框上装配有一组等间距的平行线金属线。金属线的间距小于工作波长的5%，金属线直径小于金属线间距的20%。极化产生器一端与不锈钢屏蔽桶上端螺钉固定，极化产生器另一端与不锈钢固定板B螺钉固定，不锈钢固定板B与绝热支撑板螺钉固定。极化产生器与可变温度点参考负载的水平面夹角为45度。不锈钢屏蔽桶为一个正方形圈型结构，其下端与底座螺钉固定，不锈钢屏蔽桶的高度大于固定温度点参考负载边长。不锈钢固定板A与底座螺钉固定，固定温度点参考负载与不锈钢固定板A螺钉固定。液氮管、温度传感器置于固定温度点参考负载内部，液氮管均匀嵌入固定温度点参考负载内部，温度传感器嵌入固定温度点参考负载尖部。可变温度点参考负载水平置于绝热支撑板上，可变温度点参考负载与绝热支撑板螺钉固定，可变温度点参考负载与固定温度点参考负载呈垂直关系。液氮管、电阻加热棒、温度传感器置于可变温度点参考负载内部。液氮管、电阻加热棒均匀嵌入可变温度点参考负载内部，温度传感器嵌入可变温度点参考负载尖部。绝热支撑板置于可变温度点参考负载与底板之间，绝热支撑板与底板螺钉固定，用于阻断可变温度点参考负载与底座之间的热传导换热。底板与转台螺钉固定。工作时，液氮制冷的固定温度点参考负载提供一个80K 90K之间的固定亮温度参考信号。可变温度点参考负载利用液氮作为制冷媒质，电阻加热棒作为加热装置，提供一个温度点可调的标准亮温信号输出。负载内部的物理温度由温度传感器监测。转台位于校准装置的最底部，利用转台改变校准装置相对于被校辐射计天线极化方向的角度，并改变可变温度点参考负载的物理温度，这样来自固定温度点参考负载并经极化产生器向上反射后产生的信号，和来自可变温度点参考负载并透射过极化产生器向上传输的信号相组合，提供出用于校准三极化辐射计的标准亮温度信号，校准信号传输方向为可变温度参考负载法线方向。不锈钢屏蔽桶减少真空罐内背景环境与固定温度点参考负载和可变温度点参考负载之间的辐射换热，用于提高固定温度点参考负载和可变温度点参考负载的表面温度均匀性。本装置用一个可变温度点参考负载和一个固定温度点参考负载，替代了原有使用三个固定温度点参考负载的方案，简化了校准装置结构，节约了使用空间从而更适合于真空环境下三极化辐射计校准。本装置使用可变温度点参考负载代替了 Gasiewski方案中两个固定温度点参考负载中的一个，通过可变温度点参考负载内部的液氮管和电阻加热器改变参考负载的物理温度，进而改变参考负载的输出亮温度，可以产生与Gasiewski方案效果相同的校准信号组合。
图1 一种真空环境的三极化微波辐射计校准装置的示意图；图2 —种真空环境的三极化微波辐射计校准装置的极化产生器示意图。1.极化产生器 2.不锈钢屏蔽桶 3.不锈钢固定板A 4.固定温度点参考负载5.可变温度点参考负载 6.不锈钢固定板B 7.绝热支撑板 8.底板9.转台[0019]10.温度传感器 11.液氮管 12.电阻加热棒 13.不锈钢框 14.金属线。
具体实施方式
[0020]一种真空环境的三极化微波辐射计校准装置，包括:极化产生器1、不锈钢屏蔽桶2、不锈钢固定板A3、固定温度点参考负载4、不锈钢固定板B6、绝热支撑板7、底板8、转台9和温度传感器10，还包括:可变温度点参考负载5、液氮管11和电阻加热棒12。其中，极化产生器I包括:不锈钢框13和金属线14。[0021]不锈钢框13为矩形结构，在金属框上装配有一组等间距的平行线金属线14。金属线14的间距小于工作波长的5%，金属线14直径小于金属线14间距的20%。极化产生器I一端与不锈钢屏蔽桶2上端螺钉固定，极化产生器I另一端与不锈钢固定板B6螺钉固定，不锈钢固定板B6与绝热支撑板7螺钉固定。极化产生器I与可变温度点参考负载5的水平面夹角为45度。不锈钢屏蔽桶2为一个正方形圈型结构，其下端与底座螺钉固定，不锈钢屏蔽桶2的高度大于固定温度点参考负载4边长。[0022]不锈钢固定板A3与底座螺钉固定，固定温度点参考负载4与不锈钢固定板A3螺钉固定。[0023]液氮管11、温度传感器10置于固定温度点参考负载4内部，液氮管11均匀嵌入固定温度点参考负载4内部，温度传感器10嵌入固定温度点参考负载4尖部。[0024]可变温度点参考负载5水平置于绝热支撑板7上，可变温度点参考负载5与绝热支撑板7螺钉固定，可变温度点参考负载5与固定温度点参考负载4呈垂直关系。液氮管11、电阻加热棒12、温度传感器10置于可变温度点参考负载5内部。液氮管11、电阻加热棒12均匀嵌入可变温度点参考负载5内部，温度传感器10嵌入可变温度点参考负载5尖部。[0025]绝热支撑板7置于可变温度点参考负载5与底板8之间，绝热支撑板7与底板8螺钉固定，用于阻断可变温度点参考负载5与底座之间的热传导换热。底板8与转台9螺钉固定。[0026]工作时，液氮制冷的固定温度点参考负载4提供一个80K 90K之间的固定亮温度参考信号。可变温度点参考负载5利用液氮作为制冷媒质，电阻加热棒12作为加热装置，提供一个温度点可调的标准亮温信号输出。负载内部的物理温度由温度传感器10监测。转台9位于校准装置的最底部，利用转台9改变校准装置相对于被校辐射计天线极化方向的角度，并改变可变温度点参考负载5的物理温度，这样来自固定温度点参考负载4并经极化产生器I向上反射后产生的信号，和来自可变温度点参考负载5并透射过极化产生器I向上传输的信号相组合，提供出用于校准三极化辐射计的标准亮温度信号，校准信号传输方向为可变温度参考负载法线方向。不锈钢屏蔽桶2减少真空罐内背景环境与固定温度点参考负载4和可变温度点参考负载5之间的辐射换热，用于提高固定温度点参考负载4和可变温度点参考负载5的表面温度均匀性。
权利要求1.一种真空环境的三极化微波辐射计校准装置，包括:极化产生器(1)、不锈钢屏蔽桶(2)、不锈钢固定板A (3)、固定温度点参考负载(4)、不锈钢固定板B (6)、绝热支撑板(7)、底板(8)、转台(9)和温度传感器(10)，其特征在于还包括:可变温度点参考负载(5)、液氮管(11)和电阻加热棒(12);其中，极化产生器(I)包括:不锈钢框(13)和金属线(14)； 不锈钢框(13)为矩形结构，在金属框上装配有一组等间距的平行线金属线(14);金属线(14)的间距小于工作波长的5%，金属线(14)直径小于金属线(14)间距的20% ;极化产生器(I) 一端与不锈钢屏蔽桶(2)上端螺钉固定，极化产生器(I)另一端与不锈钢固定板B(6 )螺钉固定，不锈钢固定板B (6 )与绝热支撑板(7 )螺钉固定；极化产生器(I)与可变温度点参考负载(5)的水平面夹角为45度；不锈钢屏蔽桶(2)为一个正方形圈型结构，其下端与底座螺钉固定，不锈钢屏蔽桶(2)的高度大于固定温度点参考负载(4)边长； 不锈钢固定板A (3)与底座螺钉固定，固定温度点参考负载(4)与不锈钢固定板A (3)螺钉固定；液氮管(11)、温度传感器(10)置于固定温度点参考负载(4)内部，液氮管(11)均匀嵌入固定温度点参考负载(4)内部，温度传感器(10)嵌入固定温度点参考负载(4)尖部；可变温度点参考负载(5)水平置于绝热支撑板(7)上，可变温度点参考负载(5)与绝热支撑板(7)螺钉固定，可变温度点参考负载(5)与固定温度点参考负载(4)呈垂直关系；液氮管(11)、电阻加热棒(12)、温度传感器(10)置于可变温度点参考负载(5)内部；液氮管(11)、电阻加热棒(12)均匀嵌入可变温度点参考负载(5)内部，温度传感器(10)嵌入可变温度点参考负载(5)尖部； 绝热支撑板(7)置于可变温度点参考负载(5)与底板(8)之间，绝热支撑板(7)与底板(8)螺钉固定，用于阻断可变温度点参考负载(5)与底座之间的热传导换热；底板(8)与转台(9)螺钉固定； 工作时，液氮制冷的固定温度点参考负载(4)提供一个80K 90K之间的固定亮温度参考信号；可变温度点参考负载(5)利用液氮作为制冷媒质，电阻加热棒(12)作为加热装置，提供一个温度点可调的标准亮温信号输出；负载内部的物理温度由温度传感器(10)监测；转台(9)位于校准装置的最底部，利用转台(9)改变校准装置相对于被校辐射计天线极化方向的角度，并改变可变温度点参考负载(5)的物理温度，这样来自固定温度点参考负载(4)并经极化产生器(I)向上反射后产生的信号，和来自可变温度点参考负载(5)并透射过极化产生器(I)向上传输的信号相组合，提供出用于校准三极化辐射计的标准亮温度信号，校准信号传输方向为可变温度参考负载法线方向；不锈钢屏蔽桶(2)减少真空罐内背景环境与固定温度点参考负载(4)和可变温度点参考负载(5)之间的辐射换热，用于提高固定温度点参考负载(4)和可变温度点参考负载(5)的表面温度均匀性。
专利摘要本实用新型公开了一种真空环境的三极化微波辐射计校准装置，包括极化产生器(1)、不锈钢屏蔽桶(2)、不锈钢固定板A(3)、固定温度点参考负载(4)、不锈钢固定板B(6)、绝热支撑板(7)、底板(8)、转台(9)和温度传感器(10)，还包括可变温度点参考负载(5)、液氮管(11)和电阻加热棒(12)；其中，极化产生器(1)包括不锈钢框和金属线。本装置用一个可变温度点参考负载(5)和一个固定温度点参考负载(4)，替代了原有使用三个固定温度点参考负载的方案，简化了校准装置结构，节约了使用空间从而更适合于真空环境下三极化辐射计校准。
文档编号G01R35/00GK202975310SQ20122069588
公开日2013年6月5日 申请日期2012年12月17日 优先权日2012年12月17日
发明者程春悦, 翟宏, 陈晋龙, 孙晓宁 申请人:中国航天科工集团第二研究院二〇三所