高精度海表皮温红外辐射测量系统

发布时间：2021-08-23 20:14

　　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。 

【文章来源】：中国海洋大学学报(自然科学版). 2020,50(05)北大核心CSCD

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【部分图文】：

扫描鼓探测海表的视场

虽然上述数据如此重要,但在印证卫星遥感方法获得的海表皮温方面,获得实时准确的现场数据仍然非常困难。现场数据的收集和分析是任何一个地球观测卫星计划中的重要部分[2-3],决定了卫星任务成功与否[4]。利用浮标为主的接触式测量方法来印证卫星遥感获得的海表皮温必然引入海表皮温与水体体温的差别,因此误差较大。利用非接触式的船载红外辐射计,来获取印证红外卫星海表温度测量结果的定点测量值,是高精度印证卫星数据的唯一方法[5]。近年来多家科研单位进行了海表红外测温辐射计方面的研究,有代表性的是全自动船载红外辐射计ISAR(Infrared Sea Surface Temperature Autonomous Radiometer,ISAR)[6]等。为了获取高精度海表温度数据,并发展自主知识产权的海表测温设备,中国海洋大学研制了高精度海表红外测温辐射测量系统OUCFIRST(The First Infrared Radiometer for measurements of Skin SST made by OUC,以下简称FIRST系统),设备在科考船的安装如图1所示。该系统使用热释电辐射传感器,内置扫描装置,分别测量海表、天空、以及内部标准黑体的辐射量,对测量的海表辐射进行实时校正,从而得到精确的海表辐射值,最终反演计算得到高精度的海表皮温。

系统总体结构模块图见图2,系统内部创新性地使用了可溯源的测温仪测量标准黑体的温度,在海上测量时,运用了干燥气体吹扫技术,并采用了自容式的仪器设计,整体测温精度高且环境适应性强,容易部署。本文介绍的FIRST系统,与进口设备ISAR同步测量了近2年的时间,获取了超过20个月的同步测量数据[8],并参加了2016年在英国举行的联合观测实验,实验结果证明该系统具有较好的测量精度。此系统是国内报道的首台达到0.1 K测量精度的船载海表皮温测量仪器。1.1 设计原理


本文编号：3358523