一种红外遥感亮度温度国家计量标准装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种国家计量标准装置，尤其是涉及一种应用于卫星的红外遥感亮度温度国家计量标准装置。
【背景技术】
[0002]风云气象卫星的研制工作始于上世纪70年代，经历了 30多年的发展，目前实现了四个系列的9颗卫星的发射和正常工作，成为了世界气象卫星观测系统的重要组成部分。随着气候变化、天气预报、环境监测的要求越来越高，测量的精度就变得越来越重要了。例如，目前对于光谱辐亮度和海洋表面温度监测的不确定度要求为0.1K和每十年0.04K的稳定性，相对于对地观测系统红外谱段的稳定性优于0.0lKo
[0003]风云气象卫星红外谱段的亮度温度不确定度要求也在不断提高，已经由早期的1K，提高到现在的0.7K，未来十年将会提高到0.1K。随着我国对地观测卫星的不断发展和风云系列卫星数据质量的大幅提升，我国的对地观测系统的发展趋势由定性测量到定量测量、由局部观测到全球观测，由单参量观测到复杂参量协同观测，对地观测数据系统的各载荷的量值需要统一的单位，即国际单位(SI)，因此建立红外遥感亮度温度国家标准具有重要的现实意义。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种应用于卫星的红外遥感亮度温度国家计量标准装置，以满足对亮度温度不确定度的要求。
[0005]本发明的计量标准装置，包括:
[0006]被校黑体真空低温舱，其能够适用于不同尺寸的被校黑体；
[0007]标准变温黑体，其具有预定的温度范围；
[0008]零点黑体，该零点黑体被置于液氮环境中；
[0009]光路切换舱，所述光路切换舱被校黑体真空低温舱、所述零点黑体进行连接；
[0010]所述光路切换舱通过真空低温光路与傅立叶光谱仪测量系统进行连接。
[0011]其中，所述被校黑体真空低温舱的内表面喷高发射率黑漆涂层。
[0012]其中，所述标准变温黑体的温度范围为100_700k。
[0013]其中，所述零点黑体利用真空内置杜瓦瓶，将黑体空腔浸泡在液氮中。
[0014]其中，在所述光路切换舱与所述傅立叶光谱仪测量系统之间设置有探测器舱。
[0015]其中，所述标准变温黑体内部的黑体腔的外侧壁上放置控温循环管路。
[0016]本发明的计量标准装置具有扩展性强，标定黑体的口径大，不确定度水平高等特点，为我国红外遥感亮度温度的溯源提供了重要保障，满足我国红外遥感的量值溯源需求。
【附图说明】
[0017]图1计量标准装置的整体结构示意图；
[0018]图2光路切换舱的结构不意图；
[0019]图3标准变温黑体的结构示意图。
【具体实施方式】
[0020]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。
[0021]如图1所示为本发明的红外亮度温度计量标准装置，该红外亮度温度标准装置适用于我国红外遥感载荷量值溯源。该红外亮度温度标准装置采用液氮冷却真空实验舱和真空测量光路，实现低温度背景的工作环境，标准黑体的温度范围覆盖(190-340)K，可以满足我国风云气象卫星红外载荷定标黑体的量值溯源需求，作为进一步的扩展温度范围(100-700)Κ，可以基本满足我国红外遥感载荷定标黑体的量值溯源需求。
[0022]如图1所示，所述红外亮度温度计量标准装置包括被校黑体真空低温舱1、光路切换舱2、真空标准变温黑体3、液氮冷却“零点”黑体(未图示)、真空低温光路、傅立叶光谱仪测量系统和真空抽气系统。
[0023]所述被校黑体真空低温舱I具有较大的直径和长度，优选该被校黑体真空低温舱I的内径为850mm，其长度为1000mm，可以满足直径750mm以内的大口径黑体的量值溯源需求。该被校黑体真空舱的尺寸能够适用于不同尺寸的被校黑体，所述真空低温舱I的尺寸基本上能够满足所有卫星上的定标黑体的溯源需求；在所述被校黑体真空低温舱I内部安装有液氮冷却热沉，所述低温舱的内表面喷高发射率黑漆涂层，以此来降低背景辐射，底部安装的平移推车4可以在水平方向移动方便装卸待测黑体，用于被校黑体的支撑和位置调节。所述平移推车4位于一对轨道之上，该平移推车4可以在轨道上移动，被校黑体可被放置在平移推车4上，可采用移动台或移动架等现有技术的位置调整手段，对所述被校黑体的位置进行调整，所述被校黑体真空低温舱I的一端具有可打开的端盖，当端盖打开时，所述平移推车4位于靠近端口的位置，被校黑体被放置在平移推车上后，通过电路控制，所述平移推车向被校黑体真空低温舱I的另一端进行移动，当移动到预定的测量位置后，所述平移推车被固定，之后将端盖固定在真空低温舱I的端口上，在端口和端盖之间可设置法兰或密封垫圈，采用紧固件将端盖与端口进行固定，在端盖的中央可设置有提拉部件，用于对所述端盖进行操作。所述被校黑体真空低温舱I的另一端与光路切换舱2进行连接，在所述另一端上具有开口，在该开口处具有与所述光路切换舱2进行连接的法兰。
[0024]光路切换舱2的主要作用是实现被校黑体真空低温舱1、标准变温黑体3、液氮冷却零点黑体与红外光谱仪测量光路的连接，并通过旋转平面镜实现辐射源光路切换。光路切换舱2是一个可以选择不同测量信号源的光学舱。所述光路切换舱2为六面体形状，优选该光路切换舱2为立方体形状，在光路切换舱2的面上具有供光线通过的光路通道，在光路切换舱2的内部具有浸泡液氮的热沉，所述热沉的外壁具有与所述光路切换舱2相配合的形状，可为六面体或圆柱体形状，其中，所述热沉的内壁为球形，球形的内部结构保证了光路切换舱结构的对称性，从而实现了切换舱内的温度均匀性。
[0025]图2为图1中的切换舱2的放大结构示意图，对光路切换舱的内部结构进行进一步的说明，所述光路切换舱2包括:外壳201、接口法兰202、液氮腔203、上端法兰204和光阑套筒205等部件。其中，外壳201为方形壳体，优选为正方体，所述壳体的材料可使用不锈钢或其他适合的材质。在方形壳体的六个面上各有一个接口法兰202，每个接口法兰202距离正方体的中心长度相同。所述热沉优选为液氮腔，所述液氮腔203位于光路切换舱的内部，为了便于温度的传递，通常采用高热导率的材料，优选使用黄铜材质。液氮腔203为中空结构，其外表面为方形、内表面为球形，中间的空腔用于贮存液氮。这种结构可以增加液氮腔的容积，同时能够保证液氮腔内部温度的均匀性。液氮腔203的每个侧面上都具有开口，液氮腔203的六个开口与光路切换舱的六个接口法兰相通并同轴。液氮腔203的内壁喷涂高发射率黑漆。液氮腔203先从光路切换舱2的上部装入，再安装上端法兰204，接着将光阑套筒205固定在液氮腔上。使用时，光路切换舱后部的开口法兰用于安装平面反射镜，平面发射镜位于装置的中心位置并可以绕安装轴做360度的旋转，平面反射镜与安装轴成45度夹角摆放。
[0026]如图1所示，在光路切换舱2的四个面上具有光路通道，该相应的光路通道位置处设置法兰与其他部件连接，其中，光路切换舱2的第一侧面与被校黑体真空低温舱I连接，在相对的第二侧面上与标准变温黑体3通过法兰连接，在垂直方向的光路切换舱2的第三侧面上，光路切换舱2通过法兰与零点黑体连接(未图示)，在于零点黑体相对的光路切换舱2的第四侧面上可以设置其他装置。在光路切换舱2的第六侧面连接到光路测量部分，所述光路切换舱2的第六侧面通过真空闸板阀门6与低温真空管路7连接。由于光路切换舱2的内部为球形结构，在球形结构的中心位置设置有平面反射镜，其中，连接所有黑体开口位置距离光路转换舱的中心距离相同，具体而言，标准变温黑体3、零点黑体、被校黑体与球形结构的中心位置的距离相同，平面反射镜5安装在光路转换舱的中心，其可以做360度旋转，通过旋转平面反射镜选择测量信号的来源，通过平面反射镜5的旋转，可分别将标准变温黑体3、零点黑体、被校黑体的信号反射到低温真空管路7中。另外，在光路切换舱2的第五侧面上设置支撑和动作控制部件，所述控制部件控制平面反射镜的旋转角度，其中光路切换舱2的第六侧面与所述第五侧面相对，作为另一种选择，也可以在第四侧面上设置支撑和动作控制部件。前述光路切换舱2的侧面的连接关系根据具体的光路设计的要求可以进行改变，相对之间的连接关系不是唯一的限定。
[0027]标准变温黑体3作为真空红外亮度温度的量值标准器，其覆盖的温度范围为100-700K，进一步优选其覆盖的温度范围为190K-340K。如图3所示，所述标准变温黑体包括真空外壳301，在所述真空外壳301内设置有防辐射屏302，在所述防辐射屏302