Способ калибровки радиометра по солнцу и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к фотометрии и может быть использовано в фотометрических устройствах для регистрации излучения с высокой энергетической плотностью. Целью изобрете-- ния является повышение точности и стабильности калибровки радиометра по солнечному излучению с использованием рассеивателя для ослабления излучения. Применяемый в способе и устройстве диффузный мозаичный рассеиватель с плоскими участками, представляющий собой матрицу полусферических прецизионных углублений, позволяет предварительно определить коэффициент преобразования сигнала радиометра в поток излучения с помощью автоколлиматора и оптического канала самого радиометра. Точное значение коэффициента преобразования получается при прямом наблюдении Солнца. Способ и устройство, содержащее поворотный экран для предотвращения попадания зеркальной составляющей солнечного излучения, отраженного от диффузного мозаичного рассеивателя, в радиометр позволяют контролировать деградацию рассеивателя в процессе его эксплуатации и поддерживать высокую стабильность калибровки. 2 с.п. ф-лы, 3 ил.

СОКИ СОВЕТСНИХ

NVW

РЕСПУБЛИК

„,SUÄÄ 1679209

А1 рц G 01 $1/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ fHHT СССР

Н ASTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4642034/25 (22) 27.12,88 (46) 23 09,91, Бюл, N 35 (71) Государственный научно-исследо вательский центр изучения природных ресурсов (72) Г,П, Васильев и Л.А,Пахомов (53) 536.521 (088 ° 8) ,(56) Патент США Г 4511250, кл. С 01 J 1/42, 1985.

Earth Radiativn Budget.Experiment Scanner Instrument — Reviews

uf Geaphysics, v. 24, 1986, N 2> р. 400-406. (54) СПОСОБ КАЛИБРОВКИ РАДИОМЕТРА ПО

СОЛНЦУ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к фото-. метрии и может быть использовано в фотометрических устройствах для регисграции излучения с высокой энергетической плотностью. Целью изобрете-ния является повышение точности и стабильности калибровки радиометра

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в фотометрических устройствах для регистрации излучения с высокой энергетической плотностью.

Цел ью изобретения я вляется повыше ние точ ности и ст абил ь ности калибровки радиометра по солнечному излучению с исп льзованием рассеивателя для ослабления излучения, путем применения в качестве рассеивателя мозаичного диффузного рассеипо .солнечному излучению с использованием рассеивателя для ослабления излучения, Применяемый B способе и устройстве диффузный мозаичный рассеиватель с плоскими участками, представляющий собой матрицу полусферических прецизионных углублений, позволяет предварител ьно определить коэффициент преобразования сигнала радиометра в поток излучения с помощью автоколлиматора и оптического канала самого радиометра, Точное значение коэффициента преобразования получается при прямом наблюдении

Солнца. Способ и устройство, содержащее поворотный экран для предотвращения попадания зеркальной составляющей солнечного излучения, отраженного от диффузного мозаичного рассеивателя, в радиометр позволяют контролировать деградацию рассеивателя в процессе его эксплуатации и ,поддерживать высокую стабильность калибровки, 2 с.п. ф-лы, 3 ил. вателя (ИДР) с зеркальной плоской поверхностью.

На фиг.! показана конструкция ИДР; на фиг.2 - схема для излучения угловой зависимости коэффициента ослабления ИДР с использованием предлагаемого устройства, на фиг. 3 устройство для калибровки радиометра по Солнцу.

ИДР состоит из кремниевого основания 1, соединенного с теплоприемником 2 теплопроводящей композицией! б79209

3. На поверхности основания 1 расположены прецизионные микрополусферические углубления 4 радиусом R и плотностью и На поверхности ИДР создано металлическое зеркально отражающее покрытие 5 с коэффициентом отражения P . Такая конструкция MIIP обеспечивает у отраженного от него излучения наличие наряду с диффузной зна- 10 чительной зеркальной составляющей;

Способ калибровки радиометра по

Солнцу реализуется в два этапа, На первом этапе измеряются амплитуда

-сигнала диффузной составляющей и суммарный сигнал радиометра в зависимости от угла падения света по отношению к нормали к плоскости ИДР и определяется угловая зависимость коэффициента ослабления ИДР с ис- 20 пользованием устройства, которое содержит автоколлиматор б,,располагаемый с возможностью перемещений в системе координат, связанной с ИДР

7, таких, при которых его оптичес- 25 кая ось остается направленной в основание этой системы координат, радиометр 8 расположенный неподвижно, так что его ось лежит в плоскости

XY и составляет угол .+ с осью X.

Переменное напряжение усиливается селективным усилителем 9.

Устройство работает следующим образом.

Перемещают автоколлиматор 6, изменяя угол р с осью ОХ в плоскости.

XY и 6 с плоскостью Я и измеряют угловое распределение U(8, ф) суммарного сигнала радиометра. Используя полученную зависимость, опреде- 40 ляют коэффициент ослабления излучения по формуле (М-1) UA(Vo) сов а к(6 К)

«V (1-1К2 и) ЦА (6 Р}

11(ц )

45 где М = — -- —, = ид(Ч,)

U (Q) и U+(y ) :диффузная состав.ляющая и суммарный сигнал радиометра, получаемые,при расположении оси автоколлиматора в направлении, определяeries yraawe =Ч4

Я= О.

U (Й } - диффузная составляют, « щая сигнала радиометра при расположении оси автоколлиматора, определяе мом углами - и 9.

На втором этапе осуществляется абсолютная калибровка радиометра путем регистрации излучения Солнца, ослабленного ИДР 7, ео внеатмосферных условиях. В этом случае регистрируется величина амплитуды сигнала диффузной составляющей 0,(6, $) от излучения, падающего под углами Ц, Р к плоскости ИДР 7, что позволяет определить его коэффициент ослабления (М-1) и (ЧЬ) U (e,Ð),„, Wo P (1- 3R n) ° !1 (®,р),г

rpe W+ - солнечная постоянная, Периодическии контроль К по излучению

Солнца позволяет контролировать деградацию ИДР 7 под действием солнечного излучения.

Устройство для калибровки радиометра по Солнцу состоит из светонепроницаемого поворотного тубуса,!О с закрепленным в нем поворотным экраном 11. В поворотном тубусе 1 расположен ИДР 12 таким образом, что углы между нормалью к его поверхности и осями поворотного тубуса 10 и радиометра 13 составляют 11 и таким образом ось радиометрв является зеркальным отображением оси говорот ного тубуса 10

Устройство работает следующим образом.

Для проведения первого этапа калибровки устанавли ают поворотный эк ран 11 в положение, показанное пунктирной линией, и определяют набор значений К(6, P) ИДР 12. например, по схеме (Фиг. 2), используя оптический канал раднометра.13.

Для проведения B орого этапа калибровки поворотный экран 11 переводится во второе, рабочее, положение под углом 90 к оси поворотного тубуса 10. Геометрические размеры поворотного экрана 1 таковы, чтс солнечное излучение, падающее на

ИяР 12 под углами, близкими к 11 « отражается экрайом и зеркальная составляющая не воспринимается радиометром, предотвращая деградацию его элементов под действием ультрафиолетового солнечного излучения, Точность и стабильность измерений в таком устройстве повышаются за

1б 79209

/ г счет использования при определении величины K(H,P) МцР оптического канала самого радиометра, а также за счет исключения попадания прямого солнечного излучения на МЦР и радиометр, Формула и зоб рет ения

1, Способ калибровки радиометра по Солнцу, включающий регистрацию радиометром углового распределения потока лучистой энергии, отраженного от рассеивателя и последующий расчет коэффициента преобразования измеренного радиометром электрического сигнала Up,(B,f5) в поток л>чистой энергии, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности калибровки и ее стабильности, в качестве рассеивателя используют мозаичный диффузный рассеиватель с зеркальной плоской поверхностью с коэффициентом отражения Р и полусферическими углублениями плотностью и и радиусом Р, располагают его под углом (1 -9 ) к оптической оси радиометра, дополнительно определяют суммарный электрический сигнал радиометра Б, д5) и его диффузную составляющую U (9 ) при освещении мозаичного диффузного рассеивателя под углом зеркального отражения (,, регистрируют диффузную составляющую суммарного сигнала радиометра U*(8,P) в направлении, задаваемом углами 9 и при прямом наблюдении Сол нес" и определяют коэффициент преобразования по формуле (M-1)Ъ(6)Up(8+)c. М.

W р (1- ГВ и) ЦА(8,р) где We - солнечная постоянная;

10 M = Б(ч4)/UA(v.) ..

2. Устройство для калибровки радио-. метра по Солнцу, содержащее поворотный тубус с расположенным в нем рассеивателем таким образом, что ось поворотного тубуса оптически сопряжена через рассеиватель с оптической осью радиометра, о т л и ч а ю20 щ е е с я тем, что, с целью повыщения точности и стабильности калибровки, в качестве рассеивателя применен мозаичный диффузный рассеиватель с зеркальной плоской поверхностью, установленный так, что оптическая ось радиометра является зеркальным отражателем оптической оси поворотного тубуса, а на внутренней поверхности поворотного тубуса ус-. тановлен с возможностью фиксации в двух положениях поворотный экран, первое из этих положений обеспечивает полное освещение мозаичного диффузного рассеивателя, а второе перекрывает излучение, освещающее в мозас

З ичный диффузный рассеи атель зеркальном направлении.

1679209

Составитель A. Баиарин

Редактор O.Кравцова Техред Л,Олийнык Корректор.Н.Ревская

Заказ 3990 Тираж Подпис ное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101