一種室內(nèi)測(cè)定地面后向散射系數(shù)的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及微波遙感技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種室內(nèi)測(cè)定地面后向散射系數(shù)的
目.ο
【背景技術(shù)】
[0002]微波是指波長(zhǎng)在lmm-lm的波段范圍無線電波，該波譜范圍又包括為毫米波、厘米波和分米波。微波遙感技術(shù)是綜合研究微波一地表復(fù)雜系統(tǒng)相互作用。其目的是通過測(cè)量目標(biāo)的后向散射系數(shù)，來主要反演目標(biāo)的粗糙度(幾何特性)及介電常數(shù)和濕度(物理特性)等，研究反演的有用信息在農(nóng)業(yè)和環(huán)境監(jiān)測(cè)方面的應(yīng)用。
[0003]微波遙感是指利用微波傳感器分析地物發(fā)射或反射的微波輻射回波，經(jīng)過解譯分析來識(shí)別地物的技術(shù)。電磁波傳輸過程中與地物相互作用的機(jī)理可描述為:地物受電磁波照射，其表面或體內(nèi)感應(yīng)出變化的面電荷或體電荷，產(chǎn)生散射回波，電磁波受到地物介電的調(diào)制作用，使散射回波的性質(zhì)有別于入射波。這種調(diào)制影響效應(yīng)決定于目標(biāo)物理結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，不同地物對(duì)相同入射波具有不同的調(diào)制特性。這種調(diào)制作用使散射回波的頻率、振幅、相位以及極化等參量發(fā)生變化。即散射回波中含有與地物直接相關(guān)的物理結(jié)構(gòu)信息，入射波與散射回波在頻率、幅度、相位以及極化特性上的差異，就成為獲取地物散射特征及反演地表參數(shù)的重要依據(jù)。因?yàn)橥寥篮康牟煌蛊浔憩F(xiàn)出明顯不同的介電特性，使散射系數(shù)明顯依賴于土壤濕度，這是微波遙感測(cè)量反演土壤水分的物理基礎(chǔ)。
[0004]但是目前散射系數(shù)(包括散射回波的頻率、振幅、相位以及極化等參量)與地面特征參數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系都是通過理論或依靠經(jīng)驗(yàn)所得，即微波遙感衛(wèi)星獲取的散射系數(shù)對(duì)應(yīng)的是某一區(qū)域的地面特征參數(shù)，區(qū)域地面特征參數(shù)往往存在不均勻性，且微波傳輸容易受到云層大氣和其它遮擋物的影響，這種對(duì)應(yīng)關(guān)系與實(shí)際往往存在較大誤差，不利于高精度反演地表參數(shù)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]為了解決地面后向散射系數(shù)的測(cè)量存在的上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便的室內(nèi)測(cè)定地面后向散射系數(shù)的裝置。
[0006]本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案是:一種室內(nèi)測(cè)定地面后向散射系數(shù)的裝置，包括微波發(fā)射機(jī)、散射計(jì)、微波防漏罩、地面平臺(tái)，微波發(fā)射機(jī)天線、散射計(jì)天線和地面平臺(tái)位于微波防漏罩內(nèi)，地面平臺(tái)包括位于其上部的條形支架和底部的盒形容器，微波發(fā)射機(jī)天線和散射計(jì)天線安裝在條形支架兩邊，盒形容器內(nèi)裝有土壤或草地或水層或雪層或冰層。
[0007]上述的室內(nèi)測(cè)定地面后向散射系數(shù)的裝置中，其特征在于，所述的條形支架固定于支撐柱上，條形支架可沿支撐柱上下移動(dòng)，盒形容器中部通過軸承固定于門架橫梁上。
[0008]上述的室內(nèi)測(cè)定地面后向散射系數(shù)的裝置中，其特征在于，所述的條形支架上設(shè)有導(dǎo)軌，微波發(fā)射機(jī)天線和散射計(jì)天線通過懸掛柱置于上部的導(dǎo)軌上。
[0009]上述的室內(nèi)測(cè)定地面后向散射系數(shù)的裝置中，其特征在于，所述的微波發(fā)射機(jī)天線和散射計(jì)天線通過水平方向的旋轉(zhuǎn)軸與懸掛柱相連。
[0010]上述的室內(nèi)測(cè)定地面后向散射系數(shù)的裝置中，其特征在于，所述的微波防漏罩罩體下方設(shè)有缺口，微波發(fā)射機(jī)天線和散射機(jī)接收天線的接線從缺口中穿過。
[0011]上述的室內(nèi)測(cè)定地面后向散射系數(shù)的裝置中，其特征在于，所述的所述的微波防漏罩表面封閉有水層。
[0012]本實(shí)用新型的技術(shù)效果在于:本實(shí)用新型中只要在盒形容器中改變土壤含水率或地表粗糙度等參數(shù)或者換成其他地表類型，就可測(cè)量得到不同的后向散射系數(shù)，可計(jì)算各種不同情況下的地表特征參數(shù)集，并分析總結(jié)出各種地表類型的特征參與散射系數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，為微波遙感精確分別確定地面類型提供依據(jù)。另外，本實(shí)用新型完整呈現(xiàn)了微波遙感的過程和原理，便于學(xué)習(xí)和理解各種不同條件下地表后向散射系數(shù)變化的原因，也可用于相關(guān)專業(yè)的教學(xué)和實(shí)驗(yàn)。
【附圖說明】
[0013]圖1為本實(shí)用新型中地面平臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖2為本實(shí)用新型中條形支架的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖3為本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖中:1微波發(fā)射機(jī)；2散射計(jì)；3微波防漏罩；4地面平臺(tái)；5微波發(fā)射機(jī)天線；6散射機(jī)接收天線；7條形支架；8盒形容器；9盒形容器中部軸承；10懸掛柱；11導(dǎo)軌；12旋轉(zhuǎn)軸；13水層；14缺口。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。
[0018]如圖1、2、3所示，本實(shí)用新型包括微波發(fā)射機(jī)1、散射計(jì)2、微波防漏罩3、微波發(fā)射機(jī)天線5、散射機(jī)接收天線6、條形支架7、盒形容器8，微波發(fā)射機(jī)的微波發(fā)射機(jī)天線5、散射計(jì)的散射機(jī)接收天線6、條形支架7以及盒形容器8位于微波防漏罩內(nèi)，地面平臺(tái)4包括位于其上部的條形支架7和底部的盒形容器8，微波發(fā)射機(jī)天線5和散射計(jì)天線6安裝在條形支架7兩邊，盒形容器8內(nèi)裝有土壤或一定厚度的草地或水層或雪層或冰層。
[0019]微波防漏罩3表面封閉有一定厚度的水層，罩體下方有若干缺口，微波發(fā)射機(jī)天線5和散射機(jī)接收天線6的接線從缺口中穿過。微波防漏罩3表面的水層吸收輻射至表面的表面，近似構(gòu)成一個(gè)電磁場(chǎng)吸收邊界。微波防漏罩3可用透明不吸波材料制成，以便隨時(shí)觀察內(nèi)部設(shè)備的位置變化。
[0020]地面平臺(tái)4包括條形支架7和盒形容器8。條形支架7通過支撐柱與地面平臺(tái)8相連，條形支架7可沿支撐柱上下移動(dòng)。盒形容器8中部通過軸承9連接在條形支架7上，盒形容器可繞該軸承9旋轉(zhuǎn)，與地面形成一定夾角。條形支架7和盒形容器8均選用不吸波材料。盒形容器8內(nèi)部乘裝的物料可以更換，可以換成不同含水率或地表粗糙度的土壤或其他雪層冰層等，以測(cè)定不同地面類型散射系數(shù)。使盒形容器8中物料表面與地面形成一定夾角目的是模擬實(shí)際地面不平坦的情況，以測(cè)得不同地面傾角時(shí)的散射系數(shù)。
[0021]如圖2所示，微波發(fā)射機(jī)天線5和散射計(jì)天線6與懸掛柱10通過旋轉(zhuǎn)軸12相連，微波發(fā)射機(jī)天線5和散射計(jì)天線6可繞旋轉(zhuǎn)軸12轉(zhuǎn)動(dòng)，懸掛柱10在豎直方向，與條形支架7兩邊垂直，懸掛柱10與條形支架7兩邊通過導(dǎo)軌相連，懸掛柱10可沿條形支架7兩邊左右滑動(dòng)。這樣可以模擬實(shí)際情況中衛(wèi)星微波發(fā)射機(jī)天線5與不同地面位置夾角是變化的，測(cè)得微波發(fā)射機(jī)天線5不同傾角時(shí)的地面散射系數(shù)，同時(shí)移動(dòng)的散射機(jī)接收天線6可分析各個(gè)不同方向接受的微波輻射參數(shù)與接收角度的關(guān)系，提供更豐富的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
[0022]本實(shí)用新型中，微波發(fā)射機(jī)的輸入信號(hào)是由數(shù)控板來控制微波的VC0產(chǎn)生線性調(diào)頻散射系數(shù)信號(hào)，頻率變化為三角波規(guī)律，發(fā)射機(jī)功率放大器將信號(hào)放大后，經(jīng)過探測(cè)/校準(zhǔn)散射系數(shù)開關(guān)與微波發(fā)射機(jī)天線相連，發(fā)射微波的中心頻率分別為10GHz、5.3GHz、3.1GHz 和 2GHz。
[0023]微波散射計(jì)原理與常規(guī)雷達(dá)基本相同。散射計(jì)依靠分析從散射機(jī)接收天線接收的微波信號(hào)計(jì)算測(cè)量地物的地散射系數(shù)表面積(或體積)的散射或反射特性，散射計(jì)基于有源雷達(dá)的工作原理，但主要散射系數(shù)輸出量為目標(biāo)雷達(dá)截面積，位置作為必要的輔助信息輸出?？梢娚⑸溆?jì)是定量化散射系數(shù)的測(cè)試設(shè)備，存在著測(cè)量精確度和準(zhǔn)確度兩個(gè)概念，因而其體制、設(shè)計(jì)方法、和散射系數(shù)測(cè)量方法與普通雷達(dá)有明顯區(qū)別。
[0024]后向散射系數(shù)是地物目標(biāo)后向散射特性的表征形式，其后向散射系數(shù)σ主要受雷達(dá)系統(tǒng)參數(shù)和地表特征參數(shù)兩部分的影響，可用下式描述:
[0025]σ = f ( λ , θ , ρ).g( ε , Ζ)
[0026]式中:系統(tǒng)參數(shù)集f包括波長(zhǎng)λ、入射角Θ、極化方式ρ等，地表特征參數(shù)集g包括復(fù)介電常數(shù)ε (與地表類型和含水率或地表粗糙度有關(guān))、表面粗糙度Ζ等。影響后向散射的雷達(dá)系統(tǒng)參數(shù)集f由所選系統(tǒng)設(shè)備所確定，后向散射系數(shù)σ與地表特征參數(shù)集g則存在一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。其中后向散射系數(shù)σ是可以通過雷達(dá)系統(tǒng)測(cè)定，之后地表特征參數(shù)集g可以計(jì)算出來。改變土壤含水率或地表粗糙度等參數(shù)或者換成其他地表類型，都可測(cè)量得到不同的后向散射系數(shù)σ，之后同樣計(jì)算各種不同情況下的地表特征參數(shù)集g，并分析總結(jié)出各種地表類型的特征參數(shù)與散射系數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，為衛(wèi)星微波遙感精確分別和確定地面類型提供依據(jù)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種室內(nèi)測(cè)定地面后向散射系數(shù)的裝置，其特征在于:包括微波發(fā)射機(jī)、散射計(jì)、微波防漏罩、地面平臺(tái)，微波發(fā)射機(jī)天線、散射計(jì)天線和地面平臺(tái)位于微波防漏罩內(nèi)，地面平臺(tái)包括位于其上部的條形支架和底部的盒形容器，微波發(fā)射機(jī)天線和散射計(jì)天線安裝在條形支架兩邊，盒形容器內(nèi)裝有土壤或草地或水層或雪層或冰層。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的室內(nèi)測(cè)定地面后向散射系數(shù)的裝置，其特征在于，所述的條形支架固定于支撐柱上，條形支架可沿支撐柱上下移動(dòng)，盒形容器中部通過軸承固定于門架橫梁上。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的室內(nèi)測(cè)定地面后向散射系數(shù)的裝置，其特征在于，所述的條形支架上設(shè)有導(dǎo)軌，微波發(fā)射機(jī)天線和散射計(jì)天線通過懸掛柱置于上部的導(dǎo)軌上。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的室內(nèi)測(cè)定地面后向散射系數(shù)的裝置，其特征在于，所述的微波發(fā)射機(jī)天線和散射計(jì)天線通過水平方向的旋轉(zhuǎn)軸與懸掛柱相連。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的室內(nèi)測(cè)定地面后向散射系數(shù)的裝置，其特征在于，所述的微波防漏罩罩體下方設(shè)有缺口，微波發(fā)射機(jī)天線和散射機(jī)接收天線的接線從缺口中穿過。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的室內(nèi)測(cè)定地面后向散射系數(shù)的裝置，其特征在于，所述的微波防漏罩表面封閉有水層。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種室內(nèi)測(cè)定地面后向散射系數(shù)的裝置。它包括微波發(fā)射機(jī)、散射計(jì)、微波防漏罩、地面平臺(tái)，微波發(fā)射機(jī)天線、散射計(jì)天線和地面平臺(tái)位于微波防漏罩內(nèi)，地面平臺(tái)包括位于其上部的條形支架和底部的盒形容器，微波發(fā)射機(jī)天線和散射計(jì)天線安裝在條形支架兩邊，盒形容器內(nèi)裝有土壤或草地或水層或雪層或冰層。本實(shí)用新型通過改變盒形容器內(nèi)的土壤含水率或地表粗糙度等參數(shù)或者換成其他地表類型，可以測(cè)得各種地表類型的特征參與散射系數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，為微波遙感精確分別確定地面類型提供依據(jù)。
【IPC分類】G01N22/00
【公開號(hào)】CN205067388
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520859500
【發(fā)明人】李羲, 李朝奎, 李慧婷, 卜璞
【申請(qǐng)人】湖南科技大學(xué)
【公開日】2016年3月2日
【申請(qǐng)日】2015年10月30日