一種地基紅外測云儀現(xiàn)場標定方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了地基紅外測云儀現(xiàn)場標定方法，采用便攜式點源黑體，通過加裝二維精細位置調(diào)節(jié)機構(gòu)，使得點源黑體進行二維位置的精細調(diào)節(jié)；點源黑體在實際標定過程中起碼具有二個溫度標定點，二個溫度標定點標定的溫度須穩(wěn)定在溫差至少相差30℃的兩個溫度點上。在每個溫度點上，通過調(diào)節(jié)點源黑體的位置，使得地基紅外測云儀的光機組件獲得的輻射圖像中均勻分布有若干檢測像素點；然后采用兩點法對這些像素點進行標定，得到修正系數(shù)，并根據(jù)已經(jīng)存儲的原始定標系數(shù)矩陣和檢測像素點最新的修正系數(shù)進行內(nèi)插得到全場修正系數(shù)。
【專利說明】
一種地基紅外測云儀現(xiàn)場標定方法及裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于大氣探測領(lǐng)域，具體涉及一種地基紅外測云儀現(xiàn)場標定方法及裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]地基紅外測云儀一般采用大視場非致冷紅外焦平面陣列這一核心器件，以便于晝夜連續(xù)獲取大氣向下紅外輻射。然而這種器件具有溫漂、時漂以及非均勻性等不利特點。為了保證紅外輻射值的準確測量，儀器一般在出廠前需要進行定標。并且會在測云儀內(nèi)部安裝內(nèi)定標黑體，在每次測量時需要對準內(nèi)黑體拍攝并扣除漂移。如發(fā)明專利CN100510781C所公布的一種非致冷焦平面紅外測云的方法。
[0003]由于地基紅外測云儀需要長期在野外環(huán)境工作，需要如CN101089657B所述的一種光學測云儀器的三伺服裝置進行防護。但在實際工作過程中，紅外傳感器加裝的外置鏡頭和鍺玻璃保護片會產(chǎn)生老化，從而使得測量的紅外輻射隨著時間的增加而產(chǎn)生變化。這種變化目前難以控制，并且尚沒有現(xiàn)場標定的方法以保證測量輻射的準確性。只能通過一段時間更換外置鏡頭和鍺玻璃保護片，并將測云儀重新回廠進行定標后使用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是:針對目前地基紅外測云儀長期在野外工作后，外置鏡頭和鍺玻璃保護片的老化產(chǎn)生的不可控制的測量準確性下降難題，提出一種現(xiàn)場標定方法及機構(gòu)，以便于定期對地基紅外測云儀開展現(xiàn)場標定。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案為:地基紅外測云儀現(xiàn)場標定方法，采用便攜式點源黑體，通過加裝二維精細位置調(diào)節(jié)機構(gòu)，使得點源黑體進行二維位置的精細調(diào)節(jié)；點源黑體在實際標定過程中起碼具有二個溫度標定點，二個溫度標定點標定的溫度須穩(wěn)定在溫差至少相差30°C的兩個溫度點上。在每個溫度點上，通過調(diào)節(jié)點源黑體的位置，使得地基紅外測云儀的光機組件獲得的輻射圖像中均勻分布有若干檢測像素點；然后采用兩點法對這些像素點進行標定，得到修正系數(shù)，并根據(jù)已經(jīng)存儲的原始定標系數(shù)矩陣和檢測像素點最新的修正系數(shù)進行內(nèi)插得到全場修正系數(shù)。
[0006]便攜式點源黑體的控溫精度±0.1°C，有效發(fā)射率大于0.95，且工作溫度范圍在-20°C?50°C。其放置于水平和垂直導軌之上，并通過支架支撐；工作時，現(xiàn)場標定裝置的垂直面與被標定的地基紅外測云儀光機組件平行。
[0007]采集和控制模塊根據(jù)計算機的輸入進行流程:(I)將點源黑體穩(wěn)定在一個溫度標定點；(2)控制位置調(diào)節(jié)機構(gòu)，使得地基紅外測云儀的光機組件獲得的輻射圖像中同時均勻分布有若干檢測像素點，并記錄位移；(3)進入第二個溫度標定點，按已記錄的位移獲得此溫度點下的若干檢測像素點；
[0008]數(shù)據(jù)處理模塊工作流程:(I)采用兩點法對這些像素檢測點進行標定，得到修正系數(shù)；(2)根據(jù)已經(jīng)存儲的原始定標系數(shù)矩陣和檢測像素點最新的修正系數(shù)進行內(nèi)插得到全場修正系數(shù)。
[0009]地基紅外測云儀現(xiàn)場標定裝置，該裝置采用便攜式點源黑體，便攜式點源黑體裝在二維精細位置調(diào)節(jié)機構(gòu)，在每個溫度點上，通過調(diào)節(jié)點源黑體的位置，使得地基紅外測云儀光機組件獲得的輻射圖像中均勻分布有若干檢測像素點。精細位置調(diào)節(jié)機構(gòu)可以是水平和垂直導軌通過采集控制模塊被控制，點源黑體位置控制到厘米級；導軌的水平和垂直位移均不小于20cm ；
[0010]二維精細位置調(diào)節(jié)機構(gòu)包括導軌及支撐機構(gòu)；設(shè)有采集和控制模塊、數(shù)據(jù)處理模塊組成；采集和控制模塊包括導軌位置調(diào)節(jié)子模塊、點源黑體溫度調(diào)節(jié)子模塊、數(shù)據(jù)采集子模塊；數(shù)據(jù)處理模塊主要用于通過數(shù)據(jù)分析得到標定系數(shù)。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明所提出一種地基紅外測云儀現(xiàn)場標定方法及機構(gòu)，實現(xiàn)了方便快捷地對地基紅外測云儀進行定期現(xiàn)場標定，很大程度上克服了由于外置鏡頭和鍺玻璃保護片的老化產(chǎn)生的不可控制的測量準確性下降難題，對保證地基紅外測云儀長期數(shù)據(jù)獲取的穩(wěn)定性提供了有效途徑。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是地基紅外測云儀現(xiàn)場標定裝置示意框圖；
[0013]圖2是地基紅外測云儀現(xiàn)場標定方法的流程圖。

【具體實施方式】
[0014]地基紅外測云儀現(xiàn)場標定裝置包括便攜式點源黑體、導軌及支撐機構(gòu)、采集和控制模塊、數(shù)據(jù)處理模塊等組成。其中便攜式點源黑體的控溫精度±0.1°C，有效發(fā)射率大于
0.95，且工作溫度范圍在-20°c?50°C。其放置于水平和垂直導軌之上，并通過支架支撐。導軌可通過控制模塊被可靠控制，位移控制到厘米級。水平和垂直位移均不小于20cm。采集和控制模塊包括導軌位置調(diào)節(jié)子模塊、點源黑體溫度調(diào)節(jié)子模塊、數(shù)據(jù)采集子模塊等。數(shù)據(jù)處理模塊主要用于通過數(shù)據(jù)分析得到標定系數(shù)。
[0015]工作時，現(xiàn)場標定裝置的垂直面與被標定的地基紅外測云儀光機組件平行。
[0016]采集和控制模塊根據(jù)計算機的輸入開始以下流程:
[0017](I)將點源黑體穩(wěn)定在一個溫度點；
[0018](2)控制位置調(diào)節(jié)機構(gòu)，使得地基紅外測云儀光機組件獲得的輻射圖像中均勻分布有若干檢測像素點，并記錄位移；
[0019](3)進入第二個溫度點，按已記錄的位移獲得此溫度點下的若干檢測像素點。
[0020]然后，數(shù)據(jù)處理模塊開始以下工作:
[0021](I)采用兩點法對這些像素檢測像素點進行標定，得到修正系數(shù)；具體來說，就是按照定標模型I = kx+b，其中y為輻射值，X為測云儀的AD值。將兩個溫度點的數(shù)據(jù)代入定標模型，即可求得定標系數(shù)k和b。
[0022](2)根據(jù)已經(jīng)存儲的原始定標系數(shù)矩陣和檢測點最新的修正系數(shù)(即定標系數(shù)k和b)進行內(nèi)插得到全場修正系數(shù)。
[0023]點源黑體為常規(guī)的點源黑體輻射源，在黑體輻射源殼體內(nèi)靠近輻射口一側(cè)支撐懸裝有一黑體輻射體，黑體輻射體上設(shè)有電加熱裝置和溫度傳感器，黑體輻射體四周與殼體內(nèi)表面之間形成使空氣流動的間隙，在輻射源殼體內(nèi)遠離輻射口的另一側(cè)黑體輻射體與殼體端壁之間的空間里，安裝有溫控電路板和溫控儀，在該對應側(cè)的端壁上安裝有散熱風扇和控制開關(guān)及風扇開關(guān)。
[0024]以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.地基紅外測云儀現(xiàn)場標定方法，其特征是采用便攜式點源黑體，通過加裝二維精細位置調(diào)節(jié)機構(gòu)，使得點源黑體進行二維位置的精細調(diào)節(jié)；點源黑體在實際標定過程中起碼具有二個溫度標定點，二個溫度標定點標定的溫度須穩(wěn)定在溫差至少相差30°c的兩個溫度點上。在每個溫度點上，通過調(diào)節(jié)點源黑體的位置，使得地基紅外測云儀的光機組件獲得的輻射圖像中均勻分布有若干檢測像素點；然后采用兩點法對這些點進行標定，得到修正系數(shù)，并根據(jù)已經(jīng)存儲的原始定標系數(shù)矩陣和檢測像素點最新的修正系數(shù)進行內(nèi)插得到全場修正系數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地基紅外測云儀現(xiàn)場標定方法，其特征是便攜式點源黑體的控溫精度±0.1°C，有效發(fā)射率大于0.95，且工作溫度范圍在-20°C?50°C ;其放置于水平和垂直導軌之上，并通過支架支撐；工作時，現(xiàn)場標定裝置的垂直面與被標定的地基紅外測云儀光機組件平行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地基紅外測云儀現(xiàn)場標定方法，其特征是流程如下:(I)將點源黑體穩(wěn)定在一個溫度標定點；(2)控制位置調(diào)節(jié)機構(gòu)，使得地基紅外測云儀的光機組件獲得的輻射圖像中同時均勻分布有若干檢測像素點，并記錄位移；(3)進入第二個溫度標定點，按已記錄的位移獲得此溫度點下的若干檢測像素點；數(shù)據(jù)處理模塊工作流程:(I)采用兩點法對這些像素檢測點進行標定，得到修正系數(shù)；(2)根據(jù)已經(jīng)存儲的原始定標系數(shù)矩陣和檢測點最新的修正系數(shù)進行內(nèi)插得到全場修正系數(shù)。
4.地基紅外測云儀現(xiàn)場標定裝置，其特征是裝置采用便攜式點源黑體，便攜式點源黑體裝在二維精細位置調(diào)節(jié)機構(gòu)，在每個溫度點上，通過調(diào)節(jié)點源黑體的位置，使得地基紅外測云儀光機組件獲得的輻射圖像中均勻分布有若干檢測點；二維精細位置調(diào)節(jié)機構(gòu)可以是水平和垂直導軌通過采集控制模塊被控制，點源黑體位置控制到厘米級；導軌的水平和垂直位移均不小于20cm ;二維精細位置調(diào)節(jié)機構(gòu)包括導軌及支撐機構(gòu)；設(shè)有采集和控制模塊、數(shù)據(jù)處理模塊組成；采集和控制模塊包括導軌位置調(diào)節(jié)子模塊、點源黑體溫度調(diào)節(jié)子模塊、數(shù)據(jù)采集子模塊；數(shù)據(jù)處理模塊主要用于通過數(shù)據(jù)分析得到標定系數(shù)。
【文檔編號】G01J5/10GK104181613SQ201410398868
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年8月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月13日
【發(fā)明者】劉磊, 高太長, 趙世軍, 張婷, 韓文宇, 黃威 申請人:中國人民解放軍理工大學