Способ калибровки модуляционных радиометров для дистанционного зондирования окружающей среды Советский патент 1983 года по МПК G01W1/18 

ел Изобретение относится к технике дистанционного зондирования атмосфе ры Земли и .подстилающей поверхности и наиболее эффективно может быть ис пользовано при калибровке выходного сигнала модуляционных радиометров, предназначенных для определения температуры поверхности океанов, ин тегральной влажности атмосферы, вла госодержания облаков, интенсивности осадков и при проведении измерений контрастов- этих параметров. Известен способ калибровки модуляционных радиометров для дистанцио ного зондирования окружающей среды, заключающийся в поочередной низкочастотной модуляции измеряемого и каждого из двух калибровочных радио тепловых излучений различной интенсивности, гетеродинном преобразовании Модулированного радио- теплового излучения в область низко частоты и синхронном детектировании низкочастотной компоненты преобразованного спектра радиотепдового из лучения с частотой, равной частоте модуляции, причем первый калибровоч ный сигнал включается на одном краю кривой сканирования антенны радиометра, а второй калибровочный сигнал - на противоположном краю Щ . Недостаток указанного способа невысокая точность калибровки вслед ствие ее малой длительности. Причем увеличение длительности калибровки, необходимое для повышения ее точнос ти , может быть достигнуто только путем уменьшения принимаемой полезно информации об исследуемых метеорологических параметрах. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ калибровки модуляционных радиометров для дистанционного зондирования Окружающей среды, заключающийся в поочередной низкочастотной модуляции измеряемого и каждого из двух калибровочных радиотепловых излучений различной интенсивности, гетербдинном преобразовании спектра модулированного радиотеплового излучения в область низкой частоты и синхронном детектировании низкочастотной компоненты преобразованного спектра радиотеплово-го излучения с частотой, равной частоте модуляции, причем синхронное детектирование калибровоч ных сигналов осуществляется сначала при инвертированной (сдвинутой на 180 относительно предшествующих значений) фазе опорного напряжения синхронного детектора (первые два такта калибровки, осуществляемые соответственно для первого и второго калибровочных сигналов), а затем для одного из калибровочных сигналой при исходной фазе опорного напря жения (третий такт калибровки, осуществляемый для второго калибровочного сигнала) . Недостатком извест1|ого способа является необходимость проведения трех тактов калибровки радиометрических каналов, вследствиечего увеличивается время калибровки и возрастает объем пропускаемой в процессе калибровки полезной информации об исследуемых метеорологических параметрах. Цель изобретения - повышение точности калибровки путем сокращения числа тактов Ксшибровки и увеличения времени измерения калибровочного сигнала при сохранении полезной информации о радиотепловом излучении, принятом антенной системой. Для достижения поставленной цели согласно способу калибровки модуля.цибнных радиометров для дистанционного зондирования окружающей среды, заключающемуся- в низкочастотной модуляции измеряемого и каждого из двух калибровочных радиотепловых излучений различной интенсивности, гетеродинном преобразовании спектра модулированного радиотеплового излучения в область низкой частоты и синхронном детектировании низкочастотной 1 омпоненты преобразованного спектра радиотеплового излучения, перед модуляцией осуществляют коммутацию двух калибровочных радиотепловых излучений различной интенсив.кости с частотой, превышающей модуляции, одновременно модулируют измеряемое и результирующее калибровочное радиотепловые излучения и после преобразования спектра модулированного радиотеплового излучения в область низкой частоты осуществляют одновременное независимое синхронное детектирование низкочастотной компоненты преобразованного спектра радиотеплового излучения соответственно с частотой коммутации калибровочных радиотепловых излучений и частотой модуляции. Частота коммутации двух кгшибровочных радиотепловых излучений выбирается из условия ni.ft ml где i( - частота коммутации; i( - частота модуляции; пи tn - целые .числа. На фиг.1 изображена блок-схема устройства, реализующего Ъпособ калибровки модуляционных радиометров для дистанционного зондирования окружающей среды;-на фиг. 2 - график изменения во времени интенсивности радиотеплового излучения на выходе модулятора. Устройство, реализующее способ калибровки радиометров для дистанционного зондирования окружающей среды состоит из модулятора 1, коммутате ра 2, Источника 3 калибровочного излучения постоянной интенсивности, модулирующего генератора 4, коммутирующего генератора 5,,блока 6 гетеродинного преобразования спектра модулированного:радиотеплового из;лучения в область низкой частоты, синх ронных детекторов 7 и 8 для детектирования низкочастотной компоненты преобразованного спектра радиотеплбвого излучения соответственно с . частотой модуляции i и частотой коммутации f| . При этом коммутатор 2 может быть выполнен, например, на базе p-j-tiдиодов, испрльзуемых в качестве управляемыу переменных сопротивлений:.; Способ осуществляется следуюии1м образом. В результате осуществления ко 4мутации с частотбй IK двух калибровочнЬх ргщиотепловых излучений различной интенсивности Т и TI () .одновременной модуляции с частотой f jn результирующего калибровочного и измеряемого радиотепловых излучений и гетеродинного преобразования спектра модулированного излучения в область низкой частоты в спектре полученного низкочастотного сигнала возникают две совокупности гармоник (частот ini и 1ц) , в которых амплитуды гармоник зависят от их номера.. Амплитуды гармоник частоты ц пропорциональны разнице значений Т и а амплитуды гармоник частотыfji, пропорциональны разнице значений Tq и I (TK + Тцо ) . 2 К2 В результате проведения синхронного детектирования полученных совокупностей гармоник независимыми опорными сигнгшгили с частотами i и i, удовлетворяющими условйюп{| т{т и последующего усреднения выделяютс постоянные сигнсипы Цц и Uq, величин которых пропорциональна соответственно Т,-Т и Тд - Тк7). При равенстве коэффициентов преобразования синхронных детекторов и известных значений Тц;, и Тца выражение для интенсивности измеряемого излучения Tq на входе модулятора имеет вид Т„ (Т,иТ,,)а(Т,,-Т,,), где а - коэффициент порядка единицы, учитывающий форму модулирующего, коммутирующего и демодулирующих сигналов. Устройство/ регшизующее предлагаемый способ,, работает следующим образом. На первый вход модулятора 1, возбуждаемого переменным током с частЬтой 1( кГц от модулируквдего: генератора 4, подается измеряемое радиотепловое излучение Тд (например, диапазона 0,8 см). На второй вход модулятора поочередно с частотой {цлЮ кГц ( п и ni - целые числа) подаются два калибровочных радиотепловых излучения известной интенсивности .и Тк2 которые создаются в результате пропускания калибровочного излучения источника 3через коммутатор 2. Причем величина затухания коммутатора 2 дискретно изменяется под влиянием управляющего сигнала с частотой i, задаваемого коммутирующим генератором 5. В результате на выходе модулятора 1 формируется одновременно модулированное измеряемое (Тд) и результирующее .калибровочное (TK и Tu2) радиотепловые излучения (фиг.2), которые поступают на. вход блока 6 гетеродинного преобразования.После преобразования спектра из области сверхвысоких в область низких частот , осуществляемого в блоке 6, на входы синхронных детекторов 7- и 8 поступает низкочастотное напряжение в виде двух независимых совокупностей гармоник. Поступающие на опорные, входы синхронных детекторов 7 и 8 демодулирующие сигналы с частотой ijij и f|j. от модулирующего генератора 4и коммутирующего генератораъ формируют на выходе синхронных детекторов постоянные напряжения (1 и UK, пропорциональные соответственно значениям Тд -4( Т и (фиг.2). По известным значениям йа, UK , Тц, Тц2 и а согласно (1) рассчитывается величина интенсивности измеряемого радиотеплового излучения на входе модулятора. Предлагаемый способ калибровки модуляционных радиометров для дистанционного зондирования по сравнению с известным спрсобом позволяет увёJ IИЧить (не менее чем в два раза) время измерения калибровочного сигнала, т.е. не менее чем раза повысить точность его измерения, f следовательно, точность калибровки.

СПОСОБ КАЛИБРОВКИ МОДУЛЯЦИОННЫХ РАДИОМЕТРОВ ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ, Заключающийся в низкочастотной модуляции измеряемого и каждого из двух калибровочных радиотепловых изучений; различной интенсивности, преобразовании спектра модулированного радио теплового излучения в область низкой . частоты и синхронном детектировании низкочастотной компоненты преобразованного спектра радиотеплового излучения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности путем сокращения числа тактов калибровки , перед модуляцией осуществляют коммутацию двух калибровочных радиотепловых излучений различной интенсивности с частотой, превышающей частоту модуляции, одновременно Модулируют измеряемое и результирующее калибровочное радиотепловые излучения и после преобразования спектра модулированного радиотеплового излучения в область низкой частоты осу(Л ществляют одновременное независимое синхронное детектирование низкочастотной компоненты преобразованного спектра ргщиотеплового излучения соответственно с частотой коммутации калибровочных радиотепловых излучений и частотой модуляции.