[发明专利]漫射热辐射源物体方向比辐射率测量方法和仪器

说明书

本发明涉及热红外遥感应用技术领域，特别是涉及一种漫射热辐射源地表地物比辐射率测量方法和仪器。

地物的表面温度测定在许多科学研究和应用领域有着十分重要的作用。在气象领域里，精确的地表温度是提高数值天气预报准确度的关键参数；在农业领域里，精确地测定地表温度直接关系提高遥感作物产量预报的精度以及提高旱灾估算精度；在国防领域里，精确地测定地表地物温度可提高军事目标的识别和反伪装的能力；在森林安全防护中，精确地测定地表温度也可提高火灾灾情的准确监控的准确度……。物体表面的温度反映的是物体界面分子平均运动的能量值。物体的表面温度取决于以下三个重要参数，即表面辐射温度、环境辐照度和比辐射率。其中表面辐射温度和环境辐照度在现有技术中都是不难解决的。唯独比辐射率的测定还没有突破。

物体比辐射率就是物体发射热辐射的本领。物体比辐射率的精确测定是远距离精确遥感和反演真实地表温度的关键信息。在定量热红外遥感应用技术中，物体比辐射率的测量更具有重要意义。换言之，没有比辐射率就不可能正确获取地表地物的真实温度信息。

目前，国内外对物体比辐射率测量技术的研究主要集中在两个类型上，一种是准直热辐射源式，其测量原理是根据二氧化碳激光照射物体后的反射辐射和散射辐射计算而得的。另一种是漫射热辐射源式，这是一种用于野外测定地表地物方向比辐射率的技术。

在漫射热辐射源方式中，又分波谱式和平均波段式两种方式。用波谱式进行物体比辐射率测定时，必须同时用两台热红外波谱仪；该波谱仪价格十分昂贵、每台价格在20万美元以上；该波谱仪采用碲镉汞元件，需要用液氮制冷；同时该波谱仪重量重，体积大，不适合野外测定；  最要害的是，该波谱仪不能测定比辐射率的方向性。这种热红外波谱仪已问世了数十年，至今几乎没有什么重大进展。就另一种平均波段式的方法而言，目前的平均波段式的方法只能测定物体表面法线方向上的比辐射率，而实际被测物体的真实比辐射率是有方向性的。所以，在精确定量反演地表真实温度的时候，仅垂直方向的方法就不能满足需要。换言之，目前国内外还没有能够在野外测定地物方向比辐射率的技术。

本发明的目的，就是要为了克服了现有技术不能测定方向比辐射率值的缺陷，提供了一种漫射热辐射源物体方向比辐射率值的测量方法和仪器。本发明的比辐射率测量方法和仪器较好地解决了精确反演野外地物表面真实温度的关键问题。

本发明的漫射热辐射源比辐射率测量方法是这样实现的：1.该方法利用天穹作为冷辐射源；2.该方法用折叠式的黑体半球面棚作为常温辐射源，并且通过折叠式的黑体(实  际上是灰体，即比辐射率近似于1的物体)半球面棚周期性的开启和关闭起  到交替改变环境辐射照度的作用；3.该方法以高精度的红外测温仪作为红外辐射温度信号测定部件；4.该方法用上述红外测温仪对上述两种辐射源分别进行半球式的扫描，测量出  它们红外辐射温度信号的半球分布；5.该方法用上述红外测温仪在上述两种辐射源交替变化的环境下、在一个主平  面的180°范围内分别测定被测物体各个方向的的红外辐射温度信号；6.该方法既可以穿过承物框直接测量地物表面，又可以测定放置在承物框里内  容器里的物体，所述的物体包括固体和液体；7.该方法采用可升降并可平行旋转的测量平台，以便贴近地表地物进行测定，  同时可以在多个主平面上测定物体的红外辐射信号；8.该方法将红外测温仪的输出的如下4种红外辐射温度数值信号：a.天穹的、  b.黑体半球棚内表面的、c.以天穹为环境的被测物的、d.以黑体半球面棚  为环境的被测物的，输入计算机记录下来，再利用各种软件进行计算和反演，  得出被测物体精确的方向比辐射率测定值。

本发明的漫射热辐射源比辐射率测量仪器是这样实现的：

本发明的漫射热辐射源物体方向比辐射率测量仪，包括红外测温仪，支撑架，可升降式测量平台，承物框，其中：所述的红外测温仪包括高精度传感器；该红外测温仪通过步进电机固定在测杆的一端，测杆的另一端与位于可升降式测量平台中部的步进电机连接；所述的比辐射率测量仪还包括折叠式的黑体半球面棚；折叠式的黑体半球面棚与位于可升降测量平台上的步进电机连接。

下面结合附图进一步详述本发明的技术方案。

附图1漫射热辐射源物体方向比辐射率测量仪正视图

附图2漫射热辐射源物体方向比辐射率测量仪俯视图

本发明的漫射热辐射源物体方向比辐射率测量方法具体可以这样实施：