CN115790867A - 一种微波辐射计热真空定标装置及方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种微波辐射计热真空定标装置及方法，涉及微波遥感备技术领域，包括：真空罐体、真空保障及控制柜、常温定标源、变温定标源、液氮冷定标源和载荷水冷板；真空保障及控制柜位于真空罐体外部，通过设置在真空罐体上的真空抽气孔与真空罐体相连接；常温定标源、变温定标源、液氮冷定标源和载荷水冷板位于真空罐体内部，液氮冷定标源用于模拟载荷在轨运行时的冷空背景辐射，变温定标源用于模拟载荷在轨对地观测时不同温度的地物目标；载荷水冷板用于放置待定标的微波辐射计，以使微波辐射计接收常温定标源、变温定标源、液氮冷定标源分别释放的电磁波。本申请的微波辐射计热真空定标装置，优化定标源布局，降低了建设和使用维护成本。

Description

一种微波辐射计热真空定标装置及方法

技术领域

本申请涉及空间微波遥感技术领域，尤其涉及一种微波辐射计热真空定标装置及方法。

背景技术

微波辐射计定标技术是实现其定量化遥感应用的先决条件，对微波遥感的成功应用起着至关重要的作用。因此，所有空间对地微波遥感载荷在发射前都有必要进行地面热真空定标测试，所谓微波辐射计定标，即指标定微波辐射计输出电压与输入噪声温度间的定量关系。定标是实现定量化微波遥感的前提，定标精度不仅反映仪器性能，而且直接影响对目标物体微波辐射信息的反演准确度。

在实际使用中，传统的变温源通过液氮气液混合态提供对应的温度，存在稳定性和均匀性问题，增加了变温源温度稳定的时间，且降低了定标精度。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于至少提供一种微波辐射计热真空定标装置及方法，通过本申请提供的微波辐射计热真空定标装置，优化了定标源的布局，降低了建设和使用维护成本。

本申请主要包括以下几个方面：

第一方面，本申请实施例提供一种微波辐射计热真空定标装置，包括：

真空罐体、真空保障及控制柜、常温定标源、变温定标源、液氮冷定标源和载荷水冷板；其中，真空罐体的轴线与水平面平行放置，真空保障及控制柜位于真空罐体外部，通过设置在真空罐体上的真空抽气孔与真空罐体相连接，用于实现真空罐体内部的真空环境；常温定标源、变温定标源、液氮冷定标源和载荷水冷板位于真空罐体内部，液氮冷定标源用于模拟载荷在轨运行时的冷空背景辐射，变温定标源用于模拟载荷在轨对地观测时不同温度的地物目标；常温定标源、变温定标源、液氮冷定标源内部均设置有测温单元，以用于测量各定标源对应的物理温度；载荷水冷板用于放置待定标的微波辐射计，以使微波辐射计接收常温定标源、变温定标源、液氮冷定标源分别释放的电磁波。

在一种可能的实施方式中，液氮冷定标源包括：

第一黑体屏蔽罩和第一宽频黑体，第一宽频黑体用于释放与自身温度对应的电磁波；第一宽频黑体被设置于第一黑体屏蔽罩内，第一黑体屏蔽罩用于屏蔽真空罐体内部其它定标源之间的相互影响；常温定标源包括第二黑体屏蔽罩、第二宽频黑体和第一隔热垫，第二宽频黑体用于释放与自身温度对应的电磁波，第二宽频黑体的温度与真空罐内的环境温度相同；第二宽频黑体被设置于第二黑体屏蔽罩内，第二黑体屏蔽罩用于屏蔽真空罐体内部其它定标源之间的相互影响，第一隔热垫设置在第二宽频黑体和真空罐体内壁之间，用于阻绝第二宽频黑体和真空罐体内壁之间的热传导。

在一种可能的实施方式中，装置还包括：液氮储槽和液氮制冷罐体，其中，液氮储槽设置在真空罐体外侧，液氮制冷罐体的轴线与水平面垂直，液氮制冷罐体嵌入真空罐体内部并通过密封法兰与液氮冷定标源接触连接，以使用液氮制冷罐体内部的液氮实现对液氮冷定标源的冷却，液氮制冷罐体内部设置有低液位温度传感器和高液位温度传感器，液氮制冷罐体上还设置有注液管和出液管，注液管和出液管分别连通液氮制冷罐体内侧和外侧，注液管位于液氮制冷罐体外侧的部分设有储槽阀体，以通过储槽阀体连接至液氮储槽，以使液氮储槽向液氮制冷罐体内部注入氮液。

在一种可能的实施方式中，装置还包括第一水冷机组，第一水冷机组设置在真空罐体外侧，变温定标源包括：第三黑体屏蔽罩、第三宽频黑体、液冷均温冷板和第二隔热垫，第三宽频黑体通过密封法兰固定于液冷均温冷板下表面，液冷均温冷板通过密封法兰固定连接于真空罐体内壁，第二隔热垫设置在液冷均温冷板与真空罐体内壁之间，用于阻绝第二宽频黑体和真空罐体内壁之间的热传导；液冷均温冷板上设置有第一液冷源进口管道和第一液冷源出口管道，第一液冷源进口管道和第一液冷源出口管道通过真空罐体壁连接至真空罐体外侧，第一液冷源进口管道和第一液冷源出口管道外侧部分连接至第一水冷机组，以使第一水冷机组完成对液冷均温冷板的温度控制，第一液冷源出口管道处设置有第一温度传感器，用于检测液冷均温冷板的温度。

在一种可能的实施方式中，装置还包括第二水冷机组，第二水冷机组设置在真空罐体外侧；载荷水冷板上设置有第二液冷源进口管道和第二液冷源出口管道，第二液冷源进口管道和第二液冷源出口管道通过真空罐体壁连接至真空罐体外侧，第二液冷源进口管道和第二液冷源出口管道外侧部分连接至第二水冷机组，以使第二水冷机组完成对载荷水冷板的温度控制，第二液冷源出口管道处设置有第二温度传感器，用于检测载荷水冷板的温度。

在一种可能的实施方式中，装置还包括移动滑台，移动滑台设置在真空罐体内部，其中，载荷水冷板设置于移动滑台上，以使移动滑台带动载荷水冷板上的待定标的微波辐射计在真空罐体内移动。

在一种可能的实施方式中，装置还包括真空度测量模块，真空度测量模块设置在真空罐体内部，用于测量真空罐体内部的真空度。

第二方面，本申请还提供一种热微波辐射计的标定方法，方法应用于上述任一实施例所述的微波辐射计热真空定标装置，方法包括：通过真空保障及控制柜实现真空罐体内部的真空环境；控制液氮冷定标源达到并维持在预设冷源温度，控制变温定标源达到预设初始温度；控制变温定标源按照预设温度间隔从预设变温源温度依次递增或递减至目标变温源温度，每递增或递减一个温度间隔，得到一个待测试温度；针对每个待测试温度，获取该待测试温度下微波辐射计所记录的电压监测数据，并利用常温定标源和液氮冷定标源对应的辐射亮温对变温定标源进行两点定标，确定变温定标源对应的推测辐亮度，其中，常温定标源和液氮冷定标源对应的辐射亮温是分别根据常温定标源和液氮冷定标源对应的物理温度确定的；利用每个待测试温度对应的电压监测数据与变温定标源对应的推测辐亮度进行二次拟合，完成对微波辐射计的定标。

在一种可能的实施方式中，微波辐射计热真空定标装置还包括第二水冷机组，第二水冷机组设置在真空罐体外侧；载荷水冷板上设置有第二液冷源进口管道和第二液冷源出口管道，第二液冷源进口管道和第二液冷源出口管道通过真空罐体壁连接至真空罐体外侧，第二液冷源进口管道和第二液冷源出口管道外侧部分连接至第二水冷机组，以使第二水冷机组完成对载荷水冷板的温度控制，其中，控制变温定标源按照预设温度间隔从预设变温源温度依次递增或递减至目标变温源温度之前，方法还包括：通过第二水冷机组控制载荷水冷板达到并维持预设载荷温度。

在一种可能的实施方式中，利用每个待测试温度对应的电压监测数据与变温定标源对应的推测辐亮度进行二次拟合，完成对微波辐射计的定标的步骤包括：针对个待测试温度，根据变温定标源对应的辐射亮温对推测辐亮度进行修正，得到修正后的推测辐亮度，其中，变温定标源对应的辐射亮温是根据该待测试温度确定的；利用每个待测试温度对应的电压监测数据与变温定标源对应的修正后的推测辐亮度进行二次拟合，完成对微波辐射计的定标。

本申请实施例提供的一种微波辐射计热真空定标装置及方法，包括：真空罐体、真空保障及控制柜、常温定标源、变温定标源、液氮冷定标源和载荷水冷板；真空保障及控制柜位于真空罐体外部，通过设置在真空罐体上的真空抽气孔与真空罐体相连接；常温定标源、变温定标源、液氮冷定标源和载荷水冷板位于真空罐体内部，液氮冷定标源用于模拟载荷在轨运行时的冷空背景辐射，变温定标源用于模拟载荷在轨对地观测时不同温度的地物目标；载荷水冷板用于放置待定标的微波辐射计，以使微波辐射计接收常温定标源、变温定标源、液氮冷定标源分别释放的电磁波。

本申请提供的微波辐射计热真空定标装置，有益之处在于：优化了各定标源的布局，液氮制冷罐体设计在真空罐外，其他定标源和载荷水冷板对应的温控组件，即第一水冷机组和第二水冷机组也放置在真空罐外，使得真空罐体的体积大大减小，降低了装置的建设和维护成本。

真空罐体内设置了液氮冷定标源、变温定标源和常温定标源，再加上载荷水冷板提供的定标温度，实现四点定标，能够提高微波辐射计非线性定标的准确度。

外部定标源（即液氮冷定标源、变温定标源和常温定标源）的黑体与微波辐射计上的黑体完全一致，利于实现亮温传递，能够提高定标基准精度。

变温定标源采用水冷机组实现液态制冷的模式，优化了传统变温源液氮气液混合态的温度稳定性和均匀性问题，提高了外定标基准的精度，大大降低了变温源稳定的时间，使得定标实验周期从原来的一个月降低到5~7天，特别有利于后续星座组网所需的大量载荷定标。

利用真空罐体的真空环境，采用冷阱与真空隔热的方式大大降低了液氮制冷罐体内部对外传热，提高了液氮冷定标源温度稳定性的同时对液氮的使用量也有所降低。

移动滑台采用连杆连接方式替代传统四杠螺母与滑台的连接方式，大大降低了安装调整难度。

为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本申请实施例所提供的一种微波辐射计热真空定标装置的结构示意图；

图2示出了本申请实施例提供的一种液氮冷定标源的结构示意图一；

图3示出了本申请实施例提供的一种液氮冷定标源的结构示意图二；

图4示出了本申请实施例提供的一种常温定标源的结构示意图；

图5示出了本申请实施例提供的一种变温定标源的结构示意图；

图6示出了本申请实施例提供的一种移动滑台的结构示意图；

图7示出了本申请实施例提供的一种热微波辐射计的标定方法的步骤的流程图；

图8示出了本申请实施例提供的一种控制及监测各定标源对应的温度的结构示意图；

图9示出了本申请实施例所提供的一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，应当理解，本申请中的附图仅起到说明和描述的目的，并不用于限定本申请的保护范围。另外，应当理解，示意性的附图并未按实物比例绘制。本申请中使用的流程图示出了根据本申请的一些实施例实现的操作。应当理解，流程图的操作可以不按顺序实现，没有逻辑的上下文关系的步骤可以反转顺序或者同时实施。此外，本领域技术人员在本申请内容的指引下，可以向流程图添加一个或多个其他操作，也可以从流程图中移除一个或多个操作。

另外，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的全部其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在现有技术中对微波辐射计定标过程，变温定标源往往选择液氮气液混合以实现对变温定标源温度的调节和控制，但是这种结构，会影响变温定标源温度的稳定性和均匀性，从而降低外微波辐射计定标的精度，且增加了变温源温度稳定的时间。传统液氮变温定标源一个温度点的稳定时间按照天记，使一般需要一个月左右的时间，特别不利于后续星座组网所需的大量载荷定标。

基于此，本申请实施例提供了一种微波辐射计热真空定标装置及方法，通过本申请提供的微波辐射计热真空定标装置，优化了定标源的布局，降低了建设和使用维护成本，具体如下：

请参阅图1，图1示出了本申请实施例所提供的一种微波辐射计热真空定标装置的结构示意图。如图1所示，本申请实施例提供的微波辐射计热真空定标装置，包括：

真空罐体10、真空保障及控制柜20、常温定标源30、变温定标源40、液氮冷定标源50和载荷水冷板60。

其中，真空罐体10的轴线与水平面平行放置，真空罐体10通过底座11支撑，以稳定真空罐体10，真空保障及控制柜20位于真空罐体10外部，通过设置在真空罐体10上的真空抽气孔与真空罐体10相连接，用于实现真空罐体10内部的真空环境。

在一优选实施例中，真空保障及控制柜20一般用于使真空罐体10内部的真空环境维持在预设真空度，例如

Pa，真空保障及控制柜20设置有主抽泵和预抽泵，均通过真空罐体10上设置的真空抽气孔与真空罐体10的内部相连接，预抽泵用于实现真空罐体10内部的低真空环境，主抽泵用于实现真空罐体10内部的高真空环境，具体的，通过设置在真空罐体10内部的真空度测量模块监测真空罐体10内部的真空度，真空保障及控制柜20在接收到上电启动信号后，会自动调节真空罐体10内部的真空环境使其达到预设真空度。

装置还包括真空度测量模块，真空度测量模块设置在真空罐体内部，用于测量真空罐体内部的真空度，真空度测量模块包括第一真空度测量模块和第二真空度测量模块，其中，第一真空度测量模块与第二真空度测量模块的测量精度不同，第二真空度测量模块的测量精度大于第一真空度测量模块，第一真空度测量模块可以为电阻规，第二真空度测量模块可以为电离规。

常温定标源30、变温定标源40、液氮冷定标源50和载荷水冷板60位于真空罐体10内部，液氮冷定标源50用于模拟载荷在轨运行时的冷空背景辐射，变温定标源40用于模拟载荷在轨对地观测时不同温度的地物目标。

其中，常温定标源30用于测量真空罐体10内部的环境温度。

常温定标源30、变温定标源40、液氮冷定标源50内部均设置有测温单元，以用于测量各定标源对应的物理温度，测温单元可以为PRT（PlatinumResistance Thermometer，铂电阻温度计），可实时测量各定标源的物理温度，针对每个定标源，可以设置多个PRT均匀的设置在该定标源上，以获取该定标源的物理温度。

在一优选实施例中，请参阅图2，图2示出了本申请实施例提供的一种液氮冷定标源的结构示意图一。如图2所示，液氮冷定标源包括：

第一黑体屏蔽罩501和第一宽频黑体502，第一宽频黑体502用于释放与自身温度对应的电磁波，为微波辐射计的定标提供冷端亮温基准，第一宽频黑体502被设置于第一黑体屏蔽罩501内，第一黑体屏蔽罩501用于屏蔽真空罐体10内部其它定标源之间的相互影响，其中，测温单元嵌入到第一宽频黑体502的内部，用于采集第一宽频黑体502的各个点的物理温度，以便于后续等效出液氮冷定标源对应的辐射亮温。

如图1所示，装置还包括：

液氮储槽70和液氮制冷罐体80，其中，液氮储槽70设置在真空罐体10外侧，液氮制冷罐体80的轴线与水平面垂直，液氮制冷罐体80嵌入真空罐体10内部并通过密封法兰与液氮冷定标源50接触连接，以使液氮制冷罐体80内部的液氮实现对液氮冷定标源50的冷却，如图2所示，液氮制冷罐体80嵌入真空罐体10内部的底面部分，与第一宽频黑体502通过导热垫503连接，液氮制冷罐体80内部用于容纳液态氮气，以对第一宽频黑体502进行温度控制。

本申请中利用真空罐体的真空环境，采用冷阱与真空隔热组合的方式大大降低了液氮制冷罐体内部对外传热，提高了液氮冷定标源温度稳定性的同时，对液氮的使用量也有所降低，减少了资源消耗，节约成本。

如图2所示，液氮制冷罐体80内部设置有低液位温度传感器801和高液位温度传感器802，液氮制冷罐体80上还设置有注液管803和出液管804，注液管803和出液管804均分别连通液氮制冷罐体内侧和外侧。

请参阅图3，图3示出了本申请实施例提供的一种液氮冷定标源的结构示意图二。如图3所示，注液管803位于液氮制冷罐体80外侧的部分设有储槽阀体805，以通过储槽阀体805连接至液氮储槽70，以使液氮储槽70向液氮制冷罐体80内部注入氮液，出液管804用于将液氮制冷罐体80内部的气体排出罐外。

在一具体实施例中，液氮制冷罐体80内部的氮液可以使液氮制冷罐体80维持在预设冷源温度，一般是-196℃，预设冷源温度的维持需要消耗液氮制冷罐体80内部的氮液，因此，需要通过低液位温度传感器801和高液位温度传感器802与液氮储槽70配合，实现液氮制冷罐体80内部液氮的自动补给。

其中，液氮储槽70内设置有液位检测传感器，以确保液氮储槽70有足够液氮供给液氮制冷罐体80，若液位检测传感器指示液氮储槽70内的液氮余量不足设定值（例如低于50L），则通过与液位检测传感器相连接的显示装置提示液氮储槽70需要加注液氮，同时结束补液。

若液氮储槽70内液位正常（例如液位大于50L），则获取低液位温度传感器801对应的低液位温度，若低液位温度小于或等于预设冷源温度（例如-196℃），则关闭储槽阀体805，结束液氮储槽70向液氮制冷罐体80内补液。

若低液位温度大于预设冷源温度，则获取高液位温度传感器对应的高液位温度，若高液位温度小于或等于预设冷源温度，则关闭储槽阀体805，结束液氮储槽70向液氮制冷罐体80内补液。

若高液位温度以及低液位温度均大于预设冷源温度，则确定液氮制冷腔内液位低于预设最低液位，开启储槽阀体805，以使液氮储槽70通过注液口向液氮制冷罐体80内注液，监控加注液氮流量，若加注液氮总流量到达预设流量，则关闭储槽阀体805，结束液氮储槽70向液氮制冷罐体80内补液，若加注液氮总流量未到达预设流量，则判断低液位温度，若此时低液位温度大于预设冷源温度，继续注液，若此时低液位温度小于或等于预设液位温度，则关闭储槽阀体805，结束液氮储槽70向液氮制冷罐体80内注液。

请参阅图4，图4示出了本申请实施例提供的一种常温定标源的结构示意图。如图4所示，常温定标源30包括第二黑体屏蔽罩301、第二宽频黑体302和第一隔热垫303，第二宽频黑体302用于释放与自身温度对应的电磁波，第二宽频黑体302的温度与真空罐内的环境温度相同。

第二宽频黑体302被设置于第二黑体屏蔽罩301内，第二黑体屏蔽罩用于屏蔽真空罐体10内部其它定标源之间的相互影响，第一隔热垫303设置在第二宽频黑体302和真空罐体10内壁之间，用于阻绝第二宽频黑体302和真空罐体10内壁之间的热传导。

其中，测温单元嵌入到第二宽频黑体302的内部，用于采集第二宽频黑体302的各个点的物理温度，以便于后续产生与物理温度等效的无极化辐射亮温。

返回图1，装置还包括第一水冷机组90，第一水冷机组90设置在真空罐体外侧，请参阅图5，图5示出了本申请实施例提供的一种变温定标源的结构示意图。如图5所示，变温定标源40包括：

第三黑体屏蔽罩401、第三宽频黑体402、液冷均温冷板403和第二隔热垫404，第三宽频黑体402通过密封法兰固定于液冷均温冷板403下表面，液冷均温冷板403通过密封法兰固定连接于真空罐体10内壁，第二隔热垫404设置在液冷均温冷板403与真空罐体内壁之间，用于阻绝第三宽频黑体402和真空罐体内壁之间的热传导。

液冷均温冷板403上设置有第一液冷源进口管道405和第一液冷源出口管道406，第一液冷源进口管道405和第一液冷源出口管道406通过真空罐体壁连接至真空罐体外侧，第一液冷源进口管道405和第一液冷源出口管道406外侧部分连接至第一水冷机组90，以使第一水冷机组90通过第一液冷源进口管道405向液冷均温冷板403输入设定温度的工质，以完成对液冷均温冷板403的温度控制。

具体的，液冷均温冷板403与第一水冷机组90、第一液冷源进口管道405和第一液冷源出口管道406共同组成温控工质回路，即形成液路循环，使得流道内的工质与第三宽频黑体402传热充分，使得第三宽频黑体402的温度更加均匀，并保证其温度稳定。

第一液冷源出口管道406处设置有第一温度传感器，用于检测液冷均温冷板403的温度，其中，测温单元嵌入到第三宽频黑体402的内部，用于采集第三宽频黑体402的各个点的物理温度，以便于后续产生与物理温度等效的辐射亮温。

在本申请中，变温定标源采用水冷机组实现液态制冷的模式，优化了传统变温源液氮气液混合态的温度稳定性和均匀性问题，提高了外定标基准的精度，大大降低了变温源稳定的时间，使得定标实验周期从原来的一个月降低到5~7天，特别有利于后续星座组网所需的大量载荷定标。

载荷水冷板60用于放置待定标的微波辐射计，以使微波辐射计接收常温定标源30、变温定标源40、液氮冷定标源50分别释放的电磁波，且载荷水冷板60为微波辐射计提供模拟接口温度。

返回图1，如提1所示，装置还包括第二水冷机组1000，第二水冷机组1000设置在真空罐体10外侧，载荷水冷板60上设置有第二液冷源进口管道和第二液冷源出口管道，第二液冷源进口管道和第二液冷源出口管道通过真空罐体壁连接至真空罐体外侧，第二液冷源进口管道和第二液冷源出口管道外侧部分连接至第二水冷机组1000，第二液冷源进口管道和第二液冷源出口管道共同组成温控工质回路，即形成液路循环，以使第二水冷机组1000完成对载荷水冷板60的温度控制，具体的，载荷水冷板60作用原理与液冷均温冷板403相同，其目的在于改变载荷水冷板60上的载荷温度。

第二液冷源出口管道处设置有第二温度传感器，用于检测载荷水冷板的温度。

装置还包括移动滑台1100，移动滑台1100设置在真空罐体内部，移动滑台采用连杆连接方式。

其中，载荷水冷板设置于移动滑台1100上，以使移动滑台1100带动载荷水冷板上的待定标的微波辐射计在真空罐体内移动。

在一具体实施例中，移动滑台1100为待定标的微波辐射计提供平动位移，移动滑台1100上可排列设置待定标的微波辐射计，这样即可实现一次抽真空后，多台微波辐射计的顺序定标。

请参阅图6，图6示出了本申请实施例提供的一种移动滑台的结构示意图。如图6所示，移动滑台包括：

电机、丝杠安装座、丝杠、丝杠螺母、导轨安装座、导轨安装梁、滑块、滑台、滑台连杆和导轨，其中，丝杠安装座上设置有丝杠，丝杠通过丝杠螺母与导轨安装梁连接，导轨安装在导轨安装梁上，滑台通过滑台连杆与导轨连接，滑块设置在导轨上，导轨两端设置有硬限位，具体的，电机接收到驱动信号后，带动丝杠转动，转动的丝杠通过滑台连杆带动滑块和滑台在导轨上进行相对运动，以控制滑台的移动，硬限位触发后，电机直接断电，以防止移动滑台的损坏。

本申请中，各定标源内部的宽频微波黑体材质与微波辐射计内的黑体材质一致，利于实现亮温传递，能够提高定标基准精度。

请参阅图7，图7示出了本申请实施例提供的一种热微波辐射计的标定方法的步骤的流程图。方法应用于权利要求上述微波辐射计热真空定标装置，如图7所示，包括：

A、通过真空保障及控制柜实现真空罐体内部的真空环境。

在进行定标之前控制移动滑台移动到预先设置的定标位置和安装位置，安装位置即适宜安装微波辐射计和载荷水冷板的位置，载荷水冷板是可拆卸的，通过真空罐体上的仓门，将载荷水冷板安装至移动滑台，将载荷水冷板和第二水冷机的第二液冷源进口管道和第二液冷源出口管道相连接，将微波辐射计放置到载荷水冷板上，关闭仓门。

真空保障及控制柜上电后，对真空罐体实施抽真空，通过设置在真空罐体内部的真空度测量模块监测真空罐体内部的真空度，通过真空保障及控制柜使真空罐体内部的真空环境达到并维持在预设真空度。

B、控制液氮冷定标源达到并维持在预设冷源温度，控制变温定标源达到预设初始温度。

请参阅图8，图8示出了本申请实施例提供的一种控制及监测各定标源对应的温度的结构示意图。

如图8所示，通过滑台控制信号控制电机带动丝杠转动，以使滑台带动载荷水冷板上的微波辐射计移动至预先设置的定标位置。

通过液氮储槽给液氮制冷罐体内加注液氮，通过设置在液氮冷定标源50上的测温单元进行温度监测，以确定其是否达到预设冷源温度，例如-196℃，在液氮制冷罐体内液氮充足的情况下，预设时间段后，液氮制冷罐体内的温度会稳定在预设冷源温度，且由于接触传热，液氮冷定标源也会稳定并维持在预设冷源温度。

通过第一水冷机组90所形成的液路循环，对变温定标源40进行制冷控制以及第一水冷机组90的出口温度监测，以使变温定标源40达到预设初始温度，具体的，可以通过第一温度传感器监测第一液冷源出口管道处的温度，以完成对变温定标源的温度控制，这里，第一液冷源出口管道处的温度即指示变温定标源内液冷均温冷板的温度，通过设置在变温定标源40上的测温单元，监测变温定标源40内第三宽频黑体对应的物理温度是达到并维持在预设初始温度。

同理，通过设置在常温定标源30内的测温单元，进行温度监测，监测第二宽频黑体对应的物理温度是否稳定。

针对载荷水冷板60，通过第二水冷机组1000所形成的液路循环，对载荷水冷板60进行制冷控制以及第二水冷机组1000的出口温度监测，以控制载荷水冷板达到并维持预设载荷温度，具体的，可以通过第二温度传感器监测第二液冷源出口管道处的温度，以完成对载荷水冷板60的温度控制，这里，第二液冷源出口管道处的温度即指示载荷水冷板60的温度，通过设置在载荷水冷板60上的测温单元，监测载荷水冷板60对应的物理温度是达到并维持在预设载荷温度。

返回图7，C、控制变温定标源按照预设温度间隔从预设变温源温度依次递增或递减至目标变温源温度，每递增或递减一个温度间隔，得到一个待测试温度。

具体的，在预设时间段后，当载荷水冷板、液氮冷定标源、变温定标源和常温定标源分别维持并稳定在对应的温度以及真空罐体内的真空度维持在预设真空度时，即可通过微波辐射计的天线交替扫描观测并记录液氮冷定标源、变温定标源和常温定标源的辐射信号。

优选的，通过第二水冷机组调节载荷水冷板的温度，以模拟微波辐射计的多个工作温度，从而能够分析出微波辐射计在不同工作温度下的定标方程，以实现微波辐射计在不同工作温度下的定标。

在一具体实施例中，保持液氮冷定标源和真空罐体内真空度维持不变的状态下，以完成微波辐射计工作在0℃的情况进行定标分析举例，可以先将载荷水冷板控制在0℃，即预设载荷温度为0℃，通过第一水冷机控制变温定标源的温度从-100℃到+60℃，以10℃为阶梯，依次上升并达到稳定状态，这样，可以得到（-100℃、-90℃、-80℃、-70℃、-60℃、-50℃、-40℃、-30℃、-20℃、-10℃、0℃、+10℃、+20℃、+30℃、+40℃、+50℃、+60℃）共17个待测试温度。

D、针对每个待测试温度，获取该待测试温度下微波辐射计所记录的电压监测数据，并利用常温定标源和液氮冷定标源对应的辐射亮温对变温定标源进行两点定标，确定变温定标源对应的推测辐亮度。

在每个待测试温度下，微波辐射计所观测各定标源时输出的信号为电压信号，也就是说，微波辐射计上的天线会采集至少一组电压监测数据，每组电压监测数据包括变温源电压监测数据、液氮冷源电压监测数据和常温源电压监测数据，所有待测试温度均采集完成后，完成微波辐射计在在预设载荷温度下的监测过程。

常温定标源和液氮冷定标源对应的辐射亮温是分别根据常温定标源和液氮冷定标源对应的物理温度确定的。

在一具体实施例中，在每个待测试温度下，每个定标源对应的物理温度，为安装在该定标源上的PRT测量值对应的加权平均值，具体可以通过以下公式表示：

在该公式中，

表示每个定标源上嵌入的PRT的数量，

表示定标源对应的物理温度，

是定标源上第

个PRT对应的权重，其是根据实际测温结果确定的。

在本申请中，经过上述公式，可依次计算得到常温定标源对应的物理温度

、液氮冷定标源对应的物理温度

和变温定标源对应的物理温度

。

在得到各定标源对应的物理温度后，在每个待测试温度下，定标源的辐射亮温可以由以下公式计算得到：

在该公式中，

是黑体发射率,

为环境温度，

可由设置在真空罐体颞部的环境温度传感器获得，

表示对

进行Planck定律转换。

经过以上公式处理，

表示定标源的辐射亮温，可计算得到常温定标源对应的物理温度

下的辐射亮温

、液氮冷定标源对应的物理温度

下的辐射亮温

和变温定标源对应的物理温度

下的辐射亮温

。

在获取到各定标源在每个待测试温度下对应的辐射亮温后，可以通过以下公式确定变温定标源在每个待测试温度下对应的推测辐亮度：

在该公式中，

表示两点定标后的变温定标源对应的推测辐亮度，

表示常温定标源对应的辐射亮温，

表示液氮冷定标源对应的辐射亮温，

是微波辐射计观测到的变温源电压计数值，

和

是微波辐射计观测到的常温定标源电压计数均值和液氮冷定标源计数均值，

为定标增益。

E、利用每个待测试温度对应的电压监测数据与变温定标源对应的推测辐亮度进行二次拟合，完成对微波辐射计的定标。

在一优选实施例中，利用每个待测试温度对应的电压监测数据与变温定标源对应的推测辐亮度进行二次拟合，完成对微波辐射计的定标的步骤包括：

针对个待测试温度，根据变温定标源对应的辐射亮温对推测辐亮度进行修正，得到修正后的推测辐亮度，利用每个待测试温度对应的电压监测数据与变温定标源对应的修正后的推测辐亮度进行二次拟合，完成对微波辐射计的定标。

在一具体实施例中，由于非线性的存在，在对变温定标源进行两点定标后，需要进行非线性订正，订正公式如下：

在该公式中，

为经过非线性订正后的推测辐亮度，

表示推测辐亮度，

为非线性项，

为非线性系数。

其中，通过以下公式确定非线性系数：

字母含义同上述公式，在此不做赘述。

在一具体实施例中，利用变温定标源达到不同待测试温度时微波辐射计输出的变温源电压监测数据与对应的变温定标源经过非线性订正后的推测辐亮度进行二次拟和，即建立变温源电压监测数据与对应的变温定标源经过非线性订正后的推测辐亮度之间的定标方程，完成对辐射计在预设载荷温度下的定标。

基于同一申请构思，请参阅图9，图9示出了本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图，电子设备900包括：处理器910、存储器920和总线930，所述存储器920存储有所述处理器910可执行的机器可读指令，当电子设备900运行时，所述处理器910与所述存储器920之间通过所述总线930进行通信，所述机器可读指令被所述处理器910运行时执行如上述实施例中任一所述的热微波辐射计的标定方法的步骤。

基于同一申请构思，本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时执行上述实施例提供的热微波辐射计的标定方法的步骤。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。在本申请所提供的几个实施例中，应所述理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个处理器可执行的非易失的计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者所述技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，所述计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（Read-OnlyMemory，ROM）、随机存取存储器（RandomAccess Memory，RAM）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种微波辐射计热真空定标装置，其特征在于，包括：

真空罐体、真空保障及控制柜、常温定标源、变温定标源、液氮冷定标源和载荷水冷板；

其中，所述真空罐体的轴线与水平面平行放置，所述真空保障及控制柜位于所述真空罐体外部，通过设置在真空罐体上的真空抽气孔与所述真空罐体相连接，用于实现所述真空罐体内部的真空环境；

常温定标源、变温定标源、液氮冷定标源和载荷水冷板位于所述真空罐体内部，所述液氮冷定标源用于模拟载荷在轨运行时的冷空背景辐射，所述变温定标源用于模拟载荷在轨对地观测时不同温度的地物目标；

所述常温定标源、变温定标源、液氮冷定标源内部均设置有测温单元，以用于测量各定标源对应的物理温度；

所述载荷水冷板用于放置待定标的微波辐射计，以使所述微波辐射计接收所述常温定标源、变温定标源、液氮冷定标源分别释放的电磁波。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述液氮冷定标源包括：

第一黑体屏蔽罩和第一宽频黑体，第一宽频黑体用于释放与自身温度对应的电磁波；

第一宽频黑体被设置于第一黑体屏蔽罩内，第一黑体屏蔽罩用于屏蔽所述真空罐体内部其它定标源之间的相互影响；

所述常温定标源包括第二黑体屏蔽罩、第二宽频黑体和第一隔热垫，第二宽频黑体用于释放与自身温度对应的电磁波，第二宽频黑体的温度与所述真空罐内的环境温度相同；

第二宽频黑体被设置于第二黑体屏蔽罩内，第二黑体屏蔽罩用于屏蔽所述真空罐体内部其它定标源之间的相互影响，所述第一隔热垫设置在第二宽频黑体和所述真空罐体内壁之间，用于阻绝第二宽频黑体和所述真空罐体内壁之间的热传导。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

液氮储槽和液氮制冷罐体，其中，液氮储槽设置在真空罐体外侧，液氮制冷罐体的轴线与水平面垂直，液氮制冷罐体嵌入所述真空罐体内部并通过密封法兰与所述液氮冷定标源接触连接，以使用液氮制冷罐体内部的液氮实现对所述液氮冷定标源的冷却，

液氮制冷罐体内部设置有低液位温度传感器和高液位温度传感器，液氮制冷罐体上还设置有注液管和出液管，注液管和出液管分别连通液氮制冷罐体内侧和外侧，

注液管位于液氮制冷罐体外侧的部分设有储槽阀体，以通过储槽阀体连接至所述液氮储槽，以使液氮储槽向液氮制冷罐体内部注入氮液。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括第一水冷机组，第一水冷机组设置在所述真空罐体外侧，所述变温定标源包括：

第三黑体屏蔽罩、第三宽频黑体、液冷均温冷板和第二隔热垫，第三宽频黑体通过密封法兰固定于液冷均温冷板下表面，液冷均温冷板通过密封法兰固定连接于真空罐体内壁，所述第二隔热垫设置在液冷均温冷板与真空罐体内壁之间，用于阻绝第三宽频黑体和所述真空罐体内壁之间的热传导；

液冷均温冷板上设置有第一液冷源进口管道和第一液冷源出口管道，第一液冷源进口管道和第一液冷源出口管道通过真空罐体壁连接至真空罐体外侧，第一液冷源进口管道和第一液冷源出口管道外侧部分连接至所述第一水冷机组，以使第一水冷机组完成对液冷均温冷板的温度控制，

第一液冷源出口管道处设置有第一温度传感器，用于检测液冷均温冷板的温度。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括第二水冷机组，第二水冷机组设置在所述真空罐体外侧；

所述载荷水冷板上设置有第二液冷源进口管道和第二液冷源出口管道，第二液冷源进口管道和第二液冷源出口管道通过真空罐体壁连接至真空罐体外侧，第二液冷源进口管道和第二液冷源出口管道外侧部分连接至所述第二水冷机组，以使第二水冷机组完成对载荷水冷板的温度控制，

第二液冷源出口管道处设置有第二温度传感器，用于检测载荷水冷板的温度。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括移动滑台，所述移动滑台设置在所述真空罐体内部，

其中，所述载荷水冷板设置于所述移动滑台上，以使所述移动滑台带动所述载荷水冷板上的待定标的微波辐射计在所述真空罐体内移动。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括真空度测量模块，

所述真空度测量模块设置在所述真空罐体内部，用于测量所述真空罐体内部的真空度。

8.一种热微波辐射计的标定方法，其特征在于，所述方法应用于权利要求1-7任一所述的微波辐射计热真空定标装置，所述方法包括：

通过真空保障及控制柜实现所述真空罐体内部的真空环境；

控制所述液氮冷定标源达到并维持在预设冷源温度，控制所述变温定标源达到预设初始温度；

控制所述变温定标源按照预设温度间隔从预设变温源温度依次递增或递减至目标变温源温度，每递增或递减一个温度间隔，得到一个待测试温度；

针对每个待测试温度，获取该待测试温度下微波辐射计所记录的电压监测数据，并利用常温定标源和液氮冷定标源对应的辐射亮温对变温定标源进行两点定标，确定变温定标源对应的推测辐亮度，其中，常温定标源和液氮冷定标源对应的辐射亮温是分别根据常温定标源和液氮冷定标源对应的物理温度确定的；

利用每个待测试温度对应的电压监测数据与变温定标源对应的推测辐亮度进行二次拟合，完成对微波辐射计的定标。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述微波辐射计热真空定标装置还包括第二水冷机组，所述第二水冷机组设置在所述真空罐体外侧；

所述载荷水冷板上设置有第二液冷源进口管道和第二液冷源出口管道，第二液冷源进口管道和第二液冷源出口管道通过真空罐体壁连接至真空罐体外侧，第二液冷源进口管道和第二液冷源出口管道外侧部分连接至所述第二水冷机组，以使第二水冷机组完成对载荷水冷板的温度控制，

其中，控制所述变温定标源按照预设温度间隔从预设变温源温度依次递增或递减至目标变温源温度之前，所述方法还包括：

通过所述第二水冷机组控制所述载荷水冷板达到并维持预设载荷温度。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，利用每个待测试温度对应的电压监测数据与变温定标源对应的推测辐亮度进行二次拟合，完成对微波辐射计的定标的步骤包括：

针对个待测试温度，根据变温定标源对应的辐射亮温对推测辐亮度进行修正，得到修正后的推测辐亮度；

利用每个待测试温度对应的电压监测数据与变温定标源对应的修正后的推测辐亮度进行二次拟合，完成对微波辐射计的定标。

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