CN209623868U - 一种适用于野外环境的高精度红外亮温采集装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种适用于野外环境的高精度红外亮温采集装置，包括竖直固定支架、上水平支架、下水平支架；下水平支架的自由端设置有摆臂，摆臂可围绕下水平支架上下摆动；摆臂的末端设置有标定参考板，标定参考板可上下翻转180°；标定参考板的底端设置有温度传感器；竖直固定支架的下端设置有设备箱；设备箱上开设有清洗槽，清洗槽的内侧壁上设置有氮气压力枪。本实用新型不仅可以实现红外亮温采集与自标定，而且可以避免雨、雪、沙尘等对标定参考板的污染，具有可维持标定精度、结构简单、使用方便的优点，尤其适用于长期无人值守的野外探测环境。

Description

一种适用于野外环境的高精度红外亮温采集装置

技术领域

本实用新型涉及一种采集装置，尤其涉及一种适用于野外环境的高精度红外亮温采集装置。

背景技术

在外场高精度的获取红外亮温是实现外场地表温度真实性检验和辐射定标的前提，是定量热红外遥感领域研究的基础。如何有效地实现野外环境下地表红外亮温的准确测量一直是该领域的研究热点之一。目前，地表红外亮温的观测主要依赖于便携式的红外辐射计，即通过在野外观测点搭建观测架的方式，实现对地表红外亮温的固定采集。然而，这种方式虽然能够保证在短期测量或临时性测量的数据质量，但对于较长时间的连续性观测作业来说，红外辐射计硬件的性能老化会逐渐影响到采集红外亮温的准确程度，亦即其不确定度将越来越大。

传统解决方法是通过将红外辐射计进行辐射重新定标的方式来保证其观测的精度。对于红外辐射计的辐射重新定标，当前主要有两种途径：1)将红外辐射计拆卸下来后送至实验室，用红外辐射计观测具有不同温度的黑体进行辐射定标；2)野外布设温度可控的类黑体的参考板，用以替代实验室的黑体，通过将红外辐射计至少观测高温和低温参考板各一次来进行辐射定标。很显然，途径1)对于长时间野外观测并不适用，需要经常将辐射计拆卸送至实验室增大了定标的成本，而途径2)未充分考虑野外环境对参考板的影响，例如野外环境出现的雨、雪、沙尘会对参考板进行污染，进而导致辐射定标精度下降，此外参考板的温控设置也造成了仪器设计的复杂，增大了仪器出现故障的几率。因此，为了克服长时间野外环境条件下高精度红外亮温采集过程中面临的上述问题，亟需提出了一种适用于野外观测环境满足长时间无人值守需求，且无需温控自主定标的高精度红外亮温采集装置。

实用新型内容

为了解决上述技术所存在的不足之处，本实用新型提供了一种适用于野外环境的高精度红外亮温采集装置。

为了解决以上技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种适用于野外环境的高精度红外亮温采集装置，包括竖直固定支架，还包括上水平支架、下水平支架；上水平支架、下水平支架的一端均固定设置于竖直固定支架上；上水平支架、下水平支架平行且具有间隔；

下水平支架的自由端设置有摆臂，摆臂可围绕下水平支架上下摆动；摆臂的末端设置有标定参考板，标定参考板可上下翻转180°；标定参考板的底端设置有温度传感器；

竖直固定支架的下端设置有设备箱；设备箱上开设有清洗槽，摆臂下垂时，标定参考板可伸入至清洗槽内；清洗槽的内侧壁上设置有氮气压力枪；

氮气压力枪通过管路与氮气罐相连接，氮气罐通过扣盖放置于设备箱内；

上水平支架的自由端设置有红外辐射计，红外辐射计的发射口正对下方的标定参考板；竖直固定支架上还设置有简易气象仪、太阳能背板；简易气象仪设置于竖直固定支架的顶端，太阳能背板设置于上水平支架与下水平支架之间；

简易气象仪、太阳能背板、红外辐射计、温度传感器、氮气压力枪均通过导线与设备箱内的控制系统相连接。

进一步地，下水平支架的自由端设置有一号步进电机，摆臂与一号步进电机的输出轴的侧端面固定相接。

进一步地，摆臂的末端设置有二号步进电机，标定参考板与二号步进电机的输出轴的末端固定相接。

进一步地，控制系统包括微控制器、数字采集模块、电源模块；一号步进电机、二号步进电机、氮气压力枪均连接至微控制器；简易气象仪、红外辐射计、温度传感器均连接至数字采集模块；太阳能背板连接至电源模块，为微控制器及数字采集模块供电；电源模块还与蓄电池相连接；数字采集模块与微控制器相连接。

进一步地，上水平支架、下水平支架的一端均设置有卡扣连接件，二者通过卡扣连接件固定设置于竖直固定支架1上。

进一步地，上水平支架相对的一侧设置有配重杆，配重杆固定设置于水平支架一端的卡扣连接件上。

进一步地，竖直固定支架的下部设置有三角支撑。

进一步地，标定参考板为表面凹凸不平的类黑体样板。

本实用新型不仅可以实现红外亮温采集与自标定，而且可以避免雨、雪、沙尘等对标定参考板的污染，具有可维持标定精度、结构简单、使用方便的优点，尤其适用于长期无人值守的野外探测环境。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图。

图2为设备箱的分解结构示意图。

图3为控制系统的电气原理图。

图中：1、竖直固定支架；2、上水平支架；3、下水平支架；4、摆臂；5、配重杆；6、卡扣连接件；7、清洗槽；8、设备箱；9、标定参考板；10、红外辐射计；11、太阳能背板；12、简易气象仪；13、扣盖；14、氮气压力枪。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1所示的一种适用于野外环境的高精度红外亮温采集装置，包括竖直固定支架1，竖直固定支架1的下部设置有三角支撑，通过三角支撑固定设置于野外地面上。采集装置还包括上水平支架2、下水平支架3；上水平支架2、下水平支架3的一端均固定设置于竖直固定支架1上；上水平支架2、下水平支架3平行且具有间隔。

下水平支架3的自由端设置有摆臂4，摆臂4可围绕下水平支架3上下摆动；具体地，下水平支架3的自由端设置有一号步进电机，摆臂4与一号步进电机的输出轴的侧端面固定相接。摆臂4的末端设置有标定参考板9，标定参考板9可上下翻转180°；具体地，摆臂4的末端设置有二号步进电机，标定参考板9与二号步进电机的输出轴的末端固定相接。标定参考板9为表面凹凸不平的类黑体样板，其底端设置有温度传感器，用于对标定参考板进行实时温度采集，便于对红外辐射计10进行标定校正；

竖直固定支架1的下端设置有设备箱8；设备箱8上开设有清洗槽7，摆臂4下垂时，标定参考板9可伸入至清洗槽7内；如图2所示，清洗槽7的内侧壁上设置有氮气压力枪14；氮气压力枪14通过管路与氮气罐相连接，氮气罐通过扣盖13放置于设备箱内；当标定参考板9需要清洗时，首先通过二号步进电机带动其翻转180°，使标定面朝下，然后摆臂在一号步进电机的带动下向下旋转，使标定参考板9的标定面对准氮气压力枪14，并开启氮气压力枪14进行清洗。

上水平支架2的自由端设置有红外辐射计10，红外辐射计的发射口正对下方的标定参考板9；本实用新型中，通过标定参考板也就是类黑体样板对红外辐射计进行标定为现有技术。

竖直固定支架1上还设置有简易气象仪12、太阳能背板11；简易气象仪12设置于竖直固定支架1的顶端，太阳能背板11设置于上水平支架2与下水平支架3之间；

简易气象仪12、太阳能背板11、红外辐射计10、温度传感器、氮气压力枪14均通过导线与设备箱内的控制系统相连接。

如图3所示，控制系统包括微控制器、数字采集模块、电源模块；一号步进电机、二号步进电机、氮气压力枪14均连接至微控制器；简易气象仪12、红外辐射计10、温度传感器均连接至数字采集模块；数字采集模块根据简易气象仪采集到的天气情况判断是否进行定标，若要定标，则通过3、4两个引脚高电平信号传递给微控制器，微控制器在接受到使能信号后，对一号步进电机、二号步进电机及氮气压力枪进行直接控制。太阳能背板11连接至电源模块，为微控制器及数字采集模块供电；电源模块还与蓄电池相连接，蓄电池可用于存储太阳能背板11采集并通过电源模块转化而来的电信号；数字采集模块与微控制器相连接。

上水平支架2、下水平支架3的一端均设置有卡扣连接件6，二者通过卡扣连接件6固定设置于竖直固定支架1上。

上水平支架2相对的一侧设置有配重杆5，配重杆5固定设置于水平支架2一端的卡扣连接件上。

本实用新型通过合理设置采集装置的结构，不仅可以实现野外环境下的高精度红外亮温采集与标定，而且将实际天气情况考虑在内，在不需要标定或者标定参考板脏了的情况下将标定参考板旋转至设备箱的清洗槽中进行清洗，具有结构简单、使用方便的优点。

上述实施方式并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本实用新型的技术方案范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也均属于本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种适用于野外环境的高精度红外亮温采集装置，包括竖直固定支架(1)，其特征在于：还包括上水平支架(2)、下水平支架(3)；所述上水平支架(2)、下水平支架(3)的一端均固定设置于竖直固定支架(1)上；所述上水平支架(2)、下水平支架(3)平行且具有间隔；

所述下水平支架(3)的自由端设置有摆臂(4)，摆臂(4)可围绕下水平支架(3)上下摆动；所述摆臂(4)的末端设置有标定参考板(9)，标定参考板(9)可上下翻转180°；标定参考板(9)的底端设置有温度传感器；

所述竖直固定支架(1)的下端设置有设备箱(8)；所述设备箱(8)上开设有清洗槽(7)，摆臂(4)下垂时，标定参考板(9)可伸入至清洗槽(7)内；所述清洗槽(7)的内侧壁上设置有氮气压力枪(14)；

所述氮气压力枪(14)通过管路与氮气罐相连接，所述氮气罐通过扣盖(13)放置于设备箱内；

所述上水平支架(2)的自由端设置有红外辐射计(10)，红外辐射计的发射口正对下方的标定参考板(9)；所述竖直固定支架(1)上还设置有简易气象仪(12)、太阳能背板(11)；简易气象仪(12)设置于竖直固定支架(1)的顶端，太阳能背板(11)设置于上水平支架(2)与下水平支架(3)之间；

所述简易气象仪(12)、太阳能背板(11)、红外辐射计(10)、温度传感器、氮气压力枪(14)均通过导线与设备箱内的控制系统相连接。

2.根据权利要求1所述的适用于野外环境的高精度红外亮温采集装置，其特征在于：所述下水平支架(3)的自由端设置有一号步进电机，摆臂(4)与一号步进电机的输出轴的侧端面固定相接。

3.根据权利要求2所述的适用于野外环境的高精度红外亮温采集装置，其特征在于：所述摆臂(4)的末端设置有二号步进电机，标定参考板(9)与二号步进电机的输出轴的末端固定相接。

4.根据权利要求3所述的适用于野外环境的高精度红外亮温采集装置，其特征在于：所述控制系统包括微控制器、数字采集模块、电源模块；所述一号步进电机、二号步进电机、氮气压力枪(14)均连接至微控制器；所述简易气象仪(12)、红外辐射计(10)、温度传感器均连接至数字采集模块；所述太阳能背板(11)连接至电源模块，为微控制器及数字采集模块供电；所述电源模块还与蓄电池相连接；所述数字采集模块与微控制器相连接。

5.根据权利要求4所述的适用于野外环境的高精度红外亮温采集装置，其特征在于：所述上水平支架(2)、下水平支架(3)的一端均设置有卡扣连接件(6)，二者通过卡扣连接件(6)固定设置于竖直固定支架(1)上。

6.根据权利要求5所述的适用于野外环境的高精度红外亮温采集装置，其特征在于：所述上水平支架(2)相对的一侧设置有配重杆(5)，配重杆(5)固定设置于水平支架(2)一端的卡扣连接件上。

7.根据权利要求6所述的适用于野外环境的高精度红外亮温采集装置，其特征在于：所述竖直固定支架(1)的下部设置有三角支撑。

8.根据权利要求7所述的适用于野外环境的高精度红外亮温采集装置，其特征在于：所述标定参考板(9)为表面凹凸不平的类黑体样板。