CN106052858A - 地表反射自动观测辐射计 - Google Patents

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刘恩超
张艳娜
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邱刚刚
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Abstract

本发明公开了一种地表反射自动观测辐射计,由光学头部、固定支架、北斗传输模块、电控箱、太阳能电池板供电模块组成。辐射计在可见近红外波段共8个光学探测通道,每个光学通道均由光学限制光阑、干涉滤光片、光电二级管组成,观测视场10°,光谱带宽20nm,光学探测通道全固化、全密封、自动温控。在总控系统的控制下,太阳能电池板自主供电,光学头部固定在支架上观测地面反射,北斗模块远程传输观测数据,实现在对地表反射的多光谱通道长期高精度全自动测量。

Description

地表反射自动观测辐射计
技术领域
本发明涉及地表反射光辐射测量装置领域,具体是一种地表反射自动观测辐射计。
背景技术
地表反射是遥感辐射定标、遥感校验、气候、气象研究等科学领域的重要光学参数,长期连续的地表反射观测能够为科学研究和应用提供有效基础数据。
以往的地表反射观测仪器野外观测的可靠性低、自动化程度低、不稳定、精度低等现象突出,不能满足野外长期高精度观测。
发明内容
本发明的目的是克服已有技术的不足,提供一种适合野外长期观测的全自动化、测量精度高、稳定性高的地表反射自动观测辐射计。
为了达到上述目的,本发明所采用的技术方案为:
地表反射自动观测辐射计,其特征在于:包括通过支架离地安装的光学头部,以及电控箱、太阳能板供电模块、北斗传输模块,所述太阳能板供电模块供电至电控箱,电控箱通过北斗传输模块与后方平台通讯连接,其中光学头部包括主体防护壳、散热器防护壳体,主体防护壳上、下端为壳口,且主体防护壳上端与散热器防护壳体连接,所述主体防护壳体内设有对光电探测部分温度控制的帕尔贴,散热器防护壳体内设有与帕尔贴进行热交换接触的散热器,所述主体防护壳下端壳口竖直朝向地面,主体防护壳内设有多个光学通道构成的光电探测部分,多个光学通道分别通过主体防护壳下端壳口接收地表反射光,且主体防护壳下端壳口中密封设有防护玻璃,主体防护壳内还设有在侧面包围光电探测部分的隔热层,所述电控箱分别与主体防护壳内的光电探测部分、散热器防护壳体内的散热器电连接。
所述的地表反射自动观测辐射计,其特征在于:每个光学通道分别包括从下至上依次同轴设置的视场光阑、消杂光光阑、孔径光阑、干涉滤光片、光电探测器,地表反射光依次经过视场光阑、消杂光光阑、孔径光阑、干涉滤光片后入射至光电探测器,所述光电探测器分别与电控箱电连接。
所述的地表反射自动观测辐射计,其特征在于:光电探测部分共八个光学通道,每个光学通道观测视场10°,光谱带宽20nm。
所述的地表反射自动观测辐射计,其特征在于:光电探测部分采用帕尔贴整体温控,实现仪器在野外长期测量过程中整个探测光路的测量稳定性,探测部分内置数字精密温度计,当温度超过设定范围时帕尔贴自动工作,保证探测部分在工作状态时保持在设定范围。
所述的地表反射自动观测辐射计,其特征在于:所述散热器防护壳体为内外双层壳体结构,其中散热器防护内壳的顶部和侧面设计了通风口,散热器防护外壳的侧壁设计了通风槽,即保证了空气流通顺畅有利于热交换,又避免雨水进入散热器防护内壳。
所述的地表反射自动观测辐射计,其特征在于:每间隔2分钟测量一次,每次测量数据为多次采集数据的平均值提高信噪比,仪器自动测量夜晚无月黑暗时地面反射作为暗信号,用于白天测量时扣除,提高测量精度。
本发明优点为:光学观测通道的全固化、全密封以及全温控和自动扣除本底暗信号设计显著提高野外工作可靠性和长期稳定性,供电、观测、远程数据传输全部自动化,适合野外长期高精度自动观测地面光谱反射。
附图说明
图1为地表反射自动观测高精度辐射计系统构成图。
图2为光学头部结构图。
图3为测量光路原理图。
具体实施方式
如图1、图2所示,地表反射自动观测辐射计,包括通过支架3离地安装的光学头部1,以及电控箱4、太阳能板供电模块5、北斗传输模块2,太阳能板供电模块5供电至电控箱4,电控箱4通过北斗传输模块2与后方平台通讯连接,其中光学头部1包括主体防护壳17、散热器防护壳体16,主体防护壳17上、下端为壳口,且主体防护壳17上端与散热器防护壳体16连接,主体防护壳体内设有对光电探测部分温度控制的帕尔贴13,散热器防护壳体内还设有与帕尔贴13进行热交换接触的散热器14,主体防护壳17下端壳口竖直朝向地面,主体防护壳17内设有多个光学通道构成的光电探测部分11,多个光学通道分别通过主体防护壳17下端壳口接收地表反射光,且主体防护壳17下端壳口中密封设有防护玻璃,主体防护壳17内还设有在侧面包围光电探测部分11的隔热层12,电控箱4分别与主体防护壳17内的光电探测部分11、帕尔贴13、散热器防护壳体内的散热器14电连接。
如图3所示,每个光学通道分别包括从下至上依次同轴设置的视场光阑21、一对消杂光光阑22、孔径光阑23、干涉滤光片24、光电探测器25,地表反射光依次经过视场光阑21、消杂光光阑22、孔径光阑23、干涉滤光片24后入射至光电探测器25,光电探测器25分别与电控箱4电连接。
光电探测部分11共八个光学通道,每个光学通道观测视场10°,光谱带宽20nm。
光电探测部分11采用帕尔贴13整体温控,实现仪器在野外长期测量过程中整个探测光路的测量稳定性,探测部分内置数字精密温度计,当温度超过设定范围时帕尔贴自动工作,保证探测部分在工作状态时保持在设定范围。
散热器防护壳体为内外双层壳体结构,其中散热器防护内壳15的顶部和侧面设计了通风口,散热器防护外壳16的侧壁设计了通风槽,即保证了空气流通顺畅有利于热交换,又避免雨水进入散热器防护内壳。
每间隔2分钟测量一次,每次测量数据为多次采集数据的平均值提高信噪比,仪器自动测量夜晚无月黑暗时地面反射作为暗信号,用于白天测量时扣除,提高测量精度。
本发明包括光学头部1、北斗传输模块2、支架3、电控箱4、太阳能电池板供电模块5。光学头部1固定在支架1前端,支架2臂长1.2m,辐射计光头部距离地面1.8m,支架南北方向固定在地面,观测过程中光学头部及支架的阴影不会进入到视场。电控箱4放置地面以下,太阳能电池板供电模块5远离观测点,不影响观测。
地表反射自动观测高精度辐射计采用太阳能电池板5供电,晴天时太阳能电池板发电存储在蓄电池内,连续三天阴雨,供电保证系统正常工作。电控箱4全自动控制整个系统工作,包括每天自动开机、关机,自动控制光学头部1等时间间隔测量地面反射,仪器间隔2分钟测量一次,每次测量数据为多次采集数据的平均值提高信噪比,自动计算和判断夜晚无月光时刻测量仪器本底暗信号,自动存储测量数据;电控箱4通过北斗传输模块2实时远程传输测量数据到后方平台,并可以接收远程命令控制系统工作;电控箱4根据太阳能供电量控制系统的工作状态,连续阴雨超出3天以上导致太阳能供电在设定值以下时,系统自动关机,晴天后太阳能发电达到设定阈值后仪器自动恢复工作。
光学头部1对地观测反射。光学头部1包括光电探测部分11、隔热层12、帕尔贴13、散热器14、散热器防护内壳15、散热器防护外壳16、主体防护壳17。光电探测部分11采用帕尔贴13整体温控,利用散热器14与对流空气热交换。光电探测部分11的外围包裹隔热层12,保持热稳定性。
光电探测部分11实现地面反射的光电信号转换。光电探测部分11共8个光学通道,每个光学通道的结构相同,均包括视场光阑21、消杂光光阑22、孔径光阑23、干涉滤光片24、光电探测器25,光学通道的视场角10°,光谱带宽20nm。光电探测部分无运动部件,光学通道前端用胶粘接石英玻璃密封,光电探测器部分的后部与端盖连接密封。光电探测部分全密封和全固化设计提高了可靠性,整体温控保证了观测的长期稳定性和高精度。
观测时8个光学通道分别输出电压信号Vλ(λ为光学通道载荷中心波长),定标后光学通道的光谱响应度为Rλ。按照公式1计算得到光学通道地面反射光谱辐亮度。
Lλ-Vλ/Rλ (1)
散热器14需要空气对流热交换,采用双层外壳防护,内壳的顶部和侧面设计了通风口,外壳的侧壁设计了通风槽,即保证了空气流通顺畅有利于热交换,又避免雨水进入内壳腐蚀散热器。内、外壳均与主体防护外壳的突出边沿连接,内、外壳之间的连接边沿设计有流水孔,通过散热器防护外壳进入的雨水自动流出。
光学头部的防护外壳外表面喷涂白漆防腐,同时减小吸收太阳光。主体防护外壳17下端壳口超出光电探测部分防护玻璃一段距离,避免雨水接触防护玻璃窗,防护壳内表面喷涂哑光黑漆,减小杂散光,保证测量的高精度。

Claims (6)

1.地表反射自动观测辐射计,其特征在于:包括通过支架离地安装的光学头部,以及电控箱、太阳能板供电模块、北斗传输模块,所述太阳能板供电模块供电至电控箱,电控箱通过北斗传输模块与后方平台通讯连接,其中光学头部包括主体防护壳、散热器防护壳体,主体防护壳上、下端为壳口,且主体防护壳上端与散热器防护壳体连接,所述主体防护壳体内设有帕尔贴,散热器防护壳体内设有与帕尔贴进行热交换接触的散热器,所述主体防护壳下端壳口竖直朝向地面,主体防护壳内设有多个光学通道构成的光电探测部分,多个光学通道分别通过主体防护壳下端壳口接收地表反射光,且主体防护壳下端壳口中密封设有防护玻璃,主体防护壳内还设有在侧面包围光电探测部分的隔热层,所述电控箱分别与主体防护壳内的光电探测部分、帕尔贴、散热器防护壳体内的散热器电连接。
2.根据权利要求1所述的地表反射自动观测辐射计,其特征在于:每个光学通道分别包括从下至上依次同轴设置的视场光阑、消杂光光阑、孔径光阑、干涉滤光片、光电探测器,地表反射光依次经过视场光阑、消杂光光阑、孔径光阑、干涉滤光片后入射至光电探测器,所述光电探测器分别与电控箱电连接。
3.根据权利要求1所述的地表反射自动观测辐射计,其特征在于:光电探测部分共八个光学通道,每个光学通道观测视场10°,光谱带宽20nm。
4.根据权利要求1所述的地表反射自动观测辐射计,其特征在于:光电探测部分采用帕尔贴整体温控,实现仪器在野外长期测量过程中整个探测光路的测量稳定性,探测部分内置数字精密温度计,当温度超过设定范围时帕尔贴自动工作,保证探测部分在工作状态时保持在设定范围。
5.根据权利要求1所述的地表反射自动观测辐射计,其特征在于:所述散热器防护壳体为内外双层壳体结构,其中散热器防护内壳的顶部和侧面设计了通风口,散热器防护外壳的侧壁设计了通风槽,即保证了空气流通顺畅有利于热交换,又避免雨水进入散热器防护内壳。
6.根据权利要求1所述的地表反射自动观测辐射计,其特征在于:每间隔2分钟测量一次,每次测量数据为多次采集数据的平均值提高信噪比,仪器自动测量夜晚无月黑暗时地面反射作为暗信号,用于白天测量时扣除,提高测量精度。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105866032A (zh) * 2016-06-15 2016-08-17 中国科学院南海海洋研究所 一种便携式水下光谱测量装置
CN108955885A (zh) * 2018-07-25 2018-12-07 中国科学院合肥物质科学研究院 卫星遥感器在轨定标的光谱辐射观测与自校准方法
CN109115726A (zh) * 2018-07-27 2019-01-01 中国科学院合肥物质科学研究院 自动多角度地表光学辐射特性观测仪
CN109884116A (zh) * 2019-04-16 2019-06-14 北京师范大学 一种测量系统及方法
CN114427908A (zh) * 2021-12-13 2022-05-03 中国船舶重工集团公司第七一六研究所 一种高精度自动化地空辐射计
CN117091811A (zh) * 2023-08-25 2023-11-21 中国科学院合肥物质科学研究院 一种可用于定标场多种靶标辐亮度观测的自动分时测量方法及装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6133569A (en) * 1997-04-03 2000-10-17 Nikon Corporation Thermal infrared camera
CN1657887A (zh) * 2005-01-08 2005-08-24 中国科学院安徽光学精密机械研究所 基于标准探测器的高精度辐亮度基准的实现方法和装置
CN104482939A (zh) * 2014-11-06 2015-04-01 中国资源卫星应用中心 一种基于时间序列的星载相机辐射交叉定标方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6133569A (en) * 1997-04-03 2000-10-17 Nikon Corporation Thermal infrared camera
CN1657887A (zh) * 2005-01-08 2005-08-24 中国科学院安徽光学精密机械研究所 基于标准探测器的高精度辐亮度基准的实现方法和装置
CN104482939A (zh) * 2014-11-06 2015-04-01 中国资源卫星应用中心 一种基于时间序列的星载相机辐射交叉定标方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
LI XIN等: "Automated Test-site Radiometer for Vicarious Calibration", 《PROCEEDINGS OF SPIE》 *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105866032A (zh) * 2016-06-15 2016-08-17 中国科学院南海海洋研究所 一种便携式水下光谱测量装置
CN105866032B (zh) * 2016-06-15 2020-05-08 中国科学院南海海洋研究所 一种便携式水下光谱测量装置
CN108955885A (zh) * 2018-07-25 2018-12-07 中国科学院合肥物质科学研究院 卫星遥感器在轨定标的光谱辐射观测与自校准方法
CN109115726A (zh) * 2018-07-27 2019-01-01 中国科学院合肥物质科学研究院 自动多角度地表光学辐射特性观测仪
CN109884116A (zh) * 2019-04-16 2019-06-14 北京师范大学 一种测量系统及方法
CN114427908A (zh) * 2021-12-13 2022-05-03 中国船舶重工集团公司第七一六研究所 一种高精度自动化地空辐射计
CN117091811A (zh) * 2023-08-25 2023-11-21 中国科学院合肥物质科学研究院 一种可用于定标场多种靶标辐亮度观测的自动分时测量方法及装置
CN117091811B (zh) * 2023-08-25 2024-02-06 中国科学院合肥物质科学研究院 一种可用于定标场多种靶标辐亮度观测的自动分时测量方法及装置

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