[发明专利]自动遥感探测高层大气温度和体发射率的气辉成像干涉仪

说明书

本发明公开的自动遥感探测高层大气温度和体发射率的气辉成像干涉仪，包括管状镜筒，镜筒内壁从上到下依次设置有入射光阑、凸透镜、滤光片和CCD探测器的成像透镜，CCD探测器通过数据线依次连接树莓派的I\O接口和计算机。本发明的气辉成像干涉仪，基于FPI干涉滤光片和“转动谱线测温法”原理，采用滤波片对不同的双原子及多原子气辉目标光源进行筛选，采用CCD探测器对气辉形成的干涉条纹进行图像采集，同时利用树莓派3代B+型对CCD探测器远程控制并实现信息传输，在计算机进行数据分析并显示结果；本发明的气辉成像干涉仪没有运动部件，提高了测量精度，节省了成本。

技术领域

本发明属于遥感探测设备技术领域，具体涉及一种自动遥感探测高层大气温度和体发射率的气辉成像干涉仪。

背景技术

中高层大气(80-300km)的大气浓度很低，其温度变化大，对高层大气的探测的手段较少，导致中高层大气温度的探测成为近三十年来发展速度非常慢。探测高层大气风速、温度等参数的仪器有星载、地基版的仪器和设备。1991年搭载在高层大气研究卫星UARS(Upper atmospheric Research Satellite)上的风成像干涉仪WINDII(Wind ImagingInterferometer)和高分辨率多普勒成像仪HRDI(High-Resolution Doppler Imager)，分别用广角Michelson干涉仪和FPI来探测高层大气的风速和温度。日本的名古屋Shiokawa教授等先后基于三通道气辉(波长为557.7nm、630.0nm及839.9nm)和两通道气辉(557.7nm和630.0nm)气辉进行中高层大气温度的探测。

近年来，研究者已不再局限于单个观测站的数据分析，而是将分布于世界各地的观测站联合组成观测网并及时共享观测数据，这样便可以研究大尺度甚至全球尺度的高层大气动力学及热力学特征。国际上的PSMOS(Planetary scale mesopause observingsystem)各站点配备了所有被动式光学遥感探测仪器，其中有重力被全天空成像仪、倾斜滤光片光度计、地基MORTI(Mesopause oxygen rotational temperature imager)和地基SATI(Spectral airglow temperature imager)用于观测中高层大气的温度、气辉发射强度及重力波等现象。

国内利用东经120°子午线及北纬30°纬度线附近的15个观测站，依托子午工程，其中北京、武汉、海南及南极中山站都配备了全天空成像仪或FPI：中科院空间中心的在河北省境内建设一套FPI，用来探测中高层大气的温度及重力波等参数；武汉大学也致力于F-P干涉仪的研制，对反演算法和控制软件都进行了深入的研究。

但是目前，暂未出现针对高层大气的温度等参数测量的仪器。

发明内容

本发明的目的是提供自动遥感探测高层大气温度和体发射率的气辉成像干涉仪，解决了现有高层大气温度和体发射率参数无法测量的问题。

本发明所采用的技术方案是，自动遥感探测高层大气温度和体发射率的气辉成像干涉仪，包括管状镜筒，镜筒内壁从上到下依次设置有入射光阑、凸透镜、滤光片和CCD探测器的成像透镜，CCD探测器通过数据线依次连接树莓派的I\O接口和计算机。

本发明的特征还在于，

滤光片为窄带FPI滤光片。

树莓派具体位置树莓派3代B+型。

CCD探测器的成像透镜透过谱线的透过率τ_f(λ，θ)应满足以下条件：

公式(1)中，λ₀是滤波片的中心波长，D_FWAM是滤光片的半高宽，n_e是滤波片的有效折射率，τ_c是滤波片的峰值透过率，λ是滤波片的透过谱线波长，θ为透过谱线的探测视场角。