多通道自校准热红外辐射计实验室定标及比对验证

热红外辐射计在获取野外地物信息和验证遥感卫星观测数据方面起着至关重要的作用,其定标精度直接影响到遥感数据分析的精度和应用的水平。探讨多通道自校准热红外辐射计的设计思想,进行了实验室定标实验和重复性实验,验证了长时间运行状态下仪器测量数据的水平,得到仪器辐射亮温的不确定度为0.27 K。与主流辐射计进行了实验室测试分析,对比二者所得定标结果的准确性,多通道自校准热红外辐射计最大偏差值为0.26℃,整体偏差在0.3℃以内,通过户外草地测试实验验证了仪器的测量水平。结果表明多通道自校准热红外辐射计具有较高的精度水平,能够满足外场长时间、多通道、高精度的工作要求,为外场定标提供了有力的数据支撑。

西北太平洋红外辐射计海表温度数据交叉比对分析

本文将西北太平洋海域作为研究区域,以2003—2009年的三个海表温度(sea surface temperature,SST)红外产品(AVHRR Pathfinder/NOAA,MODIS/Terra和MODIS/Aqua)为研究对象,分别与Argo浮标数据进行了真实性检验,同时红外产品之间也进行了交叉比对分析。通过评定产品间的差异及使用条件,为融合产品数据源选取和权重分配提供参考依据,用以提高融合产品的数据质量。结果表明,三种红外数据与Argo浮标的平均偏差在±0.2°C之间,均方根误差小于0.8°C,且存在明显的季节性变化,白天的平均偏差均是夏季为正、冬季为负,夜间的平均偏差基本均为负偏差,冬季比夏季的偏差更大,冬季的均方根误差较小;三种红外数据之间的平均偏差在±0.1°C之间,均方根误差小于0.6°C;三个红外产品在空间上均能反映西北太平洋海域的海表温度变化趋势,三个产品之间无明显优劣差异;尽管红外数据的空间覆盖率偏低,但是它提供了高精度和高特征分辨率的数据产品,并弥补了近岸海域缺乏观测数据的不足。

低噪声红外辐射计设计

为解决热像仪测试设备校准问题,设计了内部参考黑体温度与环境温度相等的红外辐射计。为评估精密红外辐射计的性能指标,指导精密红外辐射计的设计,建立了红外辐射计NETD(噪声等效温差,Noise equivalent temperature difference)数学模型。估算了在不同电子带宽、光谱波段下红外辐射计的NETD。结果表明,当噪声带宽小于1Hz时,红外辐射计自身的NETD在MWIR(mid-wavelength infrared)、LWIR(long wavelength infrared)波段均小于0.01℃,能够满足热像仪测试设备校准需要。

大口径红外辐射计的光谱定标

介绍了大口径红外辐射计的光谱定标方法。研制了大口径红外辐射计。该辐射计主要由前置光学系统,红外探测器(热释电探测器和碲镉汞探测器2～14μm),机械斩波器,锁相放大器,信号采集器等组成。首先对大口径红外辐射计的光谱定标方法进行了分析,然后建立红外辐射计光谱定标的测量装置,并分别测试腔体热释电探测器和HgCdTe探测器的响应非线性,最后用腔体热释电探测器在该测量装置上对HgCdTe探测器进行红外光谱响应度校准实验。通过两种相对光谱响应度测量方法的对比,给出多次测量结果的平均值及两种方法的对比分析。分析结果表明,测量系统的不确定度优于3.4%。

地基CE312热红外辐射计定标方法分析与评价

地基CE312热红外辐射计用于星载传感器的定标,其定标精度直接影响热红外传感器的场地定标精度。文章论述CE312-1b带宽辐亮度定标法和分谱辐亮度定标法的定标原理,利用实验室黑体对CE312-1b热红外辐射计进行定标,最后利用2010年8月青海湖的野外实测数据结合MODIS观测值,分析对比两种定标方法所得定标结果的准确性及误差来源。结果表明,带宽辐亮度定标法得到的CE312热红外辐射计定标系数相对分谱辐亮度定标法所得结果在准确性、适用性方面表现更好。

海洋四波段红外辐射计光学系统

针对我国海洋遥感定标检验技术的研究,设计了一种能够自动测量海水表面温度的四波段红外辐射系统,给出了系统的测温原理,并对系统的光学部分进行了设计。系统通过分光镜将入射红外光束分为长波红外光路和中波红外光路,其中长波红外光路通过长波红外滤光片获取三个波段,即8～13μm,10.3～11.3μm和11.5～12.5μm,中波红外光路通过中波红外滤光片获取一个波段,即3.5～4.0μm。给出了各波段对应干涉滤光片的透过率曲线,通过曲线可以看出,长波和中波红外干涉滤光片达到了窄带滤光的预期效果,并对两个光路中载有干涉滤光片用于调制目标红外辐射的长波和中波红外调制盘进行了设计,系统最终的测温精确度可达0.5 K。

红外辐射计遥测地表温度空间变异特征

利用航空、航天平台热红外模拟遥感器——红外辐射计观测的资料对非均匀下垫面地表温度空间变异性进行分析,结果表明下垫面不均匀性越强,地表温度的空间变化曲线波动就越大,说明目前用一个点的地表温度观测值来表示一个遥感空间分辨率像元的地表温度值是不合理的。红外辐射计是对遥感反演地表温度的精度进行验证的手段之一,其特点是视场角小(6°)。通过对小视场红外辐射计获取的地表温度采用简单的算术平均来代表整个像元的总体温度,与Landsat/TM数据源反演的像元地表温度进行对比,结果表明两者之间有一定的差异。造成这种差异的主要原因是遥感数据源获取的红外辐射强度是一个像元中所有地物辐射的综合结果,不是像元内所有地物各自辐射能量的简单算术平均。本文的创新之处在于是野外观测和试验数据入手,深入分析数据,所得到的结论可以为其他从事相关工作的人员提供很好的参考与借鉴。

用于遥感测温的双通道红外辐射计

本文介绍了一种用于遥感温度测量的、且与目前大多数星载红外遥感器波段相一致的双通道红外辐射计。该辐射计采用碲镉汞做为探测器。它可用于温度测量，其同步测量数据可用于星载红外遥感器的定标和数据的真实性检验。本文介绍了总体方案、精度计算及光、机、电和数据处理等部分的设计方法。

红外辐射计光谱响应分布的变化对遥感洋面亮温的影响

通过定义红外辐射计等效光谱响应分布函数和极限有效波长，导出了红外辐射计光谱响应分布的误差变化引起遥感洋面水温的测定误差。

精密红外辐射计测量模块研究

红外辐射计用于红外热像仪测试设备的校准。介绍了一种用于红外辐射计的测量模块及方法。设计了采样保持的测量方案,通过参考信号生成采样脉冲,并将采样点设置在每个信号周期的1/4相位处,能显著提高微弱信号的测量能力。对于35℃的黑体辐射信号,通过与现有方案的对比实验,测量信号强度可提高57.6%;在红外热像仪测试设备背景温度为22℃条件下,通过与现有仪器的对比测试,测量信号精度可提升50%以上。

双通道数字红外辐射计的研究

针对目前所使用的红外辐射强度测试系统的不足,提出双通道数字红外辐射计的方案,即在同一红外辐射计中设计两套相互独立的红外辐射强度测试通道,在红外辐射产品点火试验测试中,双通道测试同时工作,同时进行数据采集。用研制的双通道数字红外辐射计分别在室温(25℃)和低温(-15℃)条件下进行6次对比试验,结果表明:两系统测试的误差小于5%,双通道数字红外线辐射计两通道之间误差小于5%,原1905A测试系统出现2次漏测,双通道数字红外辐射计无漏测。

基于星载红外辐射计的北极海表温度数据对比分析

本文基于2016年MODIS(Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer)-Aqua、MODIS-Terra和VIIRS(Visible Infrared Imager Radiometer Suite)三种红外辐射计的海表面温度(Sea Surface Temperature,SST)数据,统计了北极地区红外SST 1月和7月的覆盖率及有效覆盖天数,并与Argo(Array for Real-time Geostrophic Oceanography)浮标数据进行了匹配验证,直观获取北极SST误差分布情况并研究SST遥感观测能力,为更好地了解北极地区从而应对气候变化提供一定的资料基础。结果表明,北极地区红外辐射计SST数据7月的覆盖率和有效观测天数均高于1月,1月三种数据相差不大,7月VIIRS的覆盖率和有效观测天数均优于MODIS-Aqua和MODIS-Terra,联合三种红外辐射计的覆盖率和有效观测天数相较于单星有所增加,1月覆盖率最高为8%,7月最高接近70%,表明多星联合探测是提高北极地区SST数据覆盖率和观测天数的有效方法;北极地区SST数据的误差普遍高于全球总体水平,VIIRS白天、夜间的均方根误差(Erms)均低于MODIS-Aqua和MODIS-Terra,MODIS-Aqua白天SST的Erms高于MODIS-Terra,夜间则低于MODIS-Terra。综合来看,VIIRS在北极的覆盖率、有效观测天数及与浮标的匹配结果在三种红外辐射计中为最优。

基于分段线性法的红外辐射计响应度标定研究

基于溯源至国家高温基准的黑体辐射源对SR 5000N型辐射计光谱响应度进行标定。建立了系统响应度标定模型,在373~773 K温区进行了响应度标定实验。实验结果表明:在此温区内黑体理论光谱辐射亮度与基于校准的光谱响应度得到的黑体光谱辐射亮度在8~14μm频谱内的相对平均偏差优于1%,具有较好的一致性。

LLWS探测用红外辐射计初步设计

本文根据LLWS探测的要求,结合机载设备的特点,分析了探测LLWS用红外辐射计的初步设计理论和设计方法。

有关METEOSAT卫星大孔径红外辐射计飞行中校准的新概念

几位作者过去所做的研究表明,飞行中的校准不仅应包括探测器,而且必须包括卫星扫描辐射计的整个光学系统。根据联邦德国空间研究院(DFVLR)对机载辐射计进行的校准,提出了一种校准概念,它利用装在空间飞行器上附加的校准用辐射计。这个附加的辐射计应与扫描辐射计具有相同的光谱通道,但比之有较宽的视场(FOV),这样可使绝对校准变得相对简单。在所提出的方法中,把由校准辐射计测得的绝对辐射值与较宽视场中所有象素的平均辐射值联系起来。这一概念可以推广到具有多个探测器的阵列扫描辐射计。最近的研究结果通过让校准辐射计和扫描辐射计使用同一检测器-滤光镜部件,使得仪器设备得以简化。

英国阿姆斯特朗光学公司发布中长波红外辐射计

据www．vision—systems．com网站报道，英国阿姆斯特朗光学公司最近发布一款由美国Op—tikos公司制造的可用于精确测量辐射温度和光谱辐射的RAD-900型红外辐射计。该红外辐射计工作于中波红外和长波红外两个波段，当安装在其ASB-920型角扫描基座上时，它可以用来进行一维和两维光源辐射测量。

用于测量温度的零位红外辐射计

美国Stennis空间中心目前正在研制一种可在各种工业和科学应用中用于非接触测量温度的零位自定标红外辐射计.

美国雷神公司将研制第三台可见光红外辐射计组合仪

可见光红外辐射计组合仪（VIIRS）是美国国家海洋和大气管理局（NOAA）/美国航空航天局（NASA）的联合极轨卫星系统（JPSS）上将装载的用来保持气象监测数据连续性的重要仪器。

用热红外辐射计确定地表温度的一种简易方法

本文介绍了一种借助热红外辐射计获得的数据确定地表温度的简单技术。该技术基于一张数表和一张图就可容易地求出发射率及其大气影响；当发射率和大气辐射确知时，本方法的精度可高于０．１℃。

用于测量水温的赝布儒斯特角红外辐射计

美国斯泰尼斯空间中心的研究人员最近提出了一种赝布儒斯特角红外辐射计的设计思想。这种新型赝布儒斯特角红外辐射计将可以装在船、飞机或者卫星平台上,用于非接触测量大的水体(如湖或海洋)的表面温度。