高精度海表皮温红外辐射测量系统

海表温度是重要的环境特征指标。为了实时高精度测量海表皮温,中国海洋大学研制了一台海表测温辐射测量系统(The First Infrared Radiometer for measurements of Skin SST made by Ocean University of China,OUCFIRST,简称FIRST系统)。FIRST系统使用热释电辐射传感器,测量海表、天空和内部标准黑体的辐射量,对测量的海表辐射进行实时校正,得到精确的海表辐射值,通过反演计算,得到高精度海表皮温。FIRST系统内部使用了可溯源的测温仪,可测量标准黑体温度,该系统采用了自容式设计,测温精度高且部署容易。FIRST系统参加了2016年在英国国家物理实验室(National Physical Laboratory)NPL进行的联合观测实验,在实验室测量了标准黑体,在室外湖面进行了实测,测量结果优于33mK,测量准确度位列各参测仪器的第二名。实验结果表明,FIRST系统具有较好的测量精度,可用于海表皮温的高精度测量。

红外热像仪与循环水膜装置高精度海表皮温测量

为了减少由海天视场的时空不匹配引起的海表皮温测量误差,设计了循环水膜装置,结合红外热像仪,提出了一种海表皮温校正方法。在循环水膜装置中,通过水的循环流动,打破冷表皮效应,水膜的表皮温度可被测温仪精确测量。该方法使用热像仪对已知表皮温度的水膜进行测量,通过计算水膜表皮温度的真实值与测量值之差,校正热像仪对海表皮温的测量值,从而去除天空辐射对海表皮温测量的影响,得到准确的海表皮温数据。经实验验证,本文方法在降低海表皮温测量设备成本的同时,可提升天空辐射在时空多变时的测温精度。