一次性存儲標定型微波輻射計及其實現方法
【技術領域】
[0001 ]本發明涉及到一種類型微波輻射計及其實現方法。
【背景技術】
[0002]微波輻射計是能夠檢測物質低電平微波輻射能量的高靈敏度、高準確度的接收機。微波輻射計是由微波器件組成的熱噪聲系統，隨著環境溫度的劇烈變化，系統的定標參數a和b往往會發生一定漂移。由于定標參數a和b是微波輻射計利用其輸出信號反演天線口面輸入噪聲溫度的重要參數，因此，要想確保微波輻射計的測量準確度，就必須確保a和Mt為常數，而要確保a和b值為常數，就必須確保輻射計工作溫度與定標溫度的一致性。
[0003]通常情況下，對于全功率型微波福射計、Dicke型微波福射計、零平衡Dicke型微波輻射計以及其它類型的經典微波輻射計而言，雖然構成它們的前端組合各不相同，但從總體結構上來說，微波輻射計皆可以分為天線、前端和接收機三部分。這就是說，經典微波輻射計的定標參數a和b分別受天線、前端和接收機的物理溫度的影響。因此，對于經典微波輻射計，確保其工作溫度與定標溫度一致性的方法:一是儀器在相對恒溫的空間環境中定標和工作;二是儀器前端或整機設置恒溫裝置;三是對儀器進行繁瑣的現場定標；四是系統裝配有復雜的周期性定標裝置。顯然，第一和第二種方法是通過確保工作溫度與定標溫度的一致性來獲得測量準確度的技術方法，而第三和第四種方法是通過確保定標溫度與工作溫度的一致性來獲得測量準確度的技術方法。
[0004]毋庸置疑，采用第一種方法來獲得儀器的測量準確度會大大降低微波輻射計野外應用的靈活性。目前，星載微波輻射計大多裝配有復雜的周期性定標設備，并利用黑體輻射材料和宇宙背景噪聲作為高、低溫源對儀器進行周期性定標來獲得高準確度的對地觀測。而在地面，微波輻射計被安裝在支架上，在野外多個地點對多種目標進行長期定點測量;或者在空中，微波輻射計被掛載在飛機、飛艇以及無人機等飛行平臺上，對地面一定區域內的目標進行大面積快速觀測。顯然，地基和機載微波輻射計常常是暴露在溫度時刻發生變化的環境中工作，因此對于地基和機載微波輻射計來說，采用現場頻繁標定的第三種辦法來確保測量準確度是不方便和不現實的；而當采用第二和第四種方法時，由于系統增加了恒溫裝置或者周期性定標裝置，儀器的體積、重量和功耗將大大增加，極大地降低了整機的便攜性、地基與機載轉換的靈活性以及微波輻射計機載的續航能力。

【發明內容】

[0005]本發明為了克服經典微波輻射計存在的體積大、重量大和功耗大，需要現場定標，以及不能靈活地實現地/空基轉換和續航周期短等缺陷，提供了一次性存儲標定型微波輻射計及其實現方法。
[0006]本發明所述的一次性存儲標定型微波輻射計，它包括經典微波輻射計、單片計算機和測溫電路；
[0007]經典微波輻射計，用于一次性存儲標定的微波輻射計，它包括定標參數a和b會隨著環境溫度的變化而發生漂移的所有類型的微波輻射計；
[0008]測溫電路，用于實時測量經典微波輻射計的天線、前端和接收機的物理溫度和t3，并將組合溫度點tl、t2和t3值傳送給單片計算機；
[0009]單片計算機，用于采集當前環境溫度下的組合溫度點UUdPt3值，并用于存儲和提取當前組合溫度點1:1山和七3上的定標參數3(1:1山山)和13(1:1山山)值；
[0010]單片計算機，還用于采集當前環境溫度下組合溫度點UUdPt3上的經典微波輻射計的輸出電壓V。，并將輸出電壓V。和當前組合溫度點^tdPt3上的定標參數和b(1:1山，丨3)—起代入到定標方程了八=3(1:1山，丨3)￥。+13(1:1山山)中進行計算，最終獲得輸入到微波輻射計天線口面的噪聲溫度TA值；
[0011]單片計算機，還負責與用于記錄和顯示的其它外圍設備之間的信號聯絡和數據通訊，從而實現一次性存儲標定型微波輻射計輸出信號的記錄和顯示；
[0012]單片計算機，還用于為經典微波輻射計前端中用到的Dicke開關提供驅動信號。
[0013]—次性存儲標定型微波輻射計的實現方法，包括以下步驟:
[0014]步驟一:在預設的工作環境溫度范圍內的組合溫度點UUdPt3上，對經典微波輻射計進行兩點或者多點的整機標定，進而得到與組合溫度點值一一對應的定標參ij(a(tl，t2，t3MPb(tl，t2，t3Ml^
[0015]步驟二:根據不同的存儲方式，或者將組合溫度點UUdPt3作為存儲定標參數a(1:1山山)和13(1:1山山)的地址指針，或者直接存儲定標參數3(1:1山山)和13(1:1山山)在所有的組合溫度點1:142和七3上回歸方程3 = ；^(1:132 33)和匕=€2(1:132 33)的系數，從而將在不同組合溫度點1:1山和七3上的定標參數3(1:1山山)和13(1:1山山)存儲在單片計算機內；
[0016]步驟三:單片計算機采集當前環境溫度下的組合溫度點UUdPt3值，根據不同的存儲方式，其組合溫度點^tdPt3值，或者作為相鄰兩個定標點之間的直線方程的自變量，或者作為所有定標點的回歸方程8 = ；^(1:1山33)和匕=€2(1:1山山)的自變量，并通過計算，進而將定標參數a ( tl，t2，t3)和b ( tl，t2，t3 )提取出來；
[0017]步驟四:單片計算機采集當前環境溫度下組合溫度點UUdPt3上的微波輻射計的輸出電壓￥。值，并與定標參數8(1:1山山)和13(1:1山山)一起代入到定標方程1八=3(1:1，七2，
中計算，最終獲得輸入到微波輻射計天線口面的噪聲溫度Ta值；
[0018]步驟五:單片計算機與其它外設之間進行握手信號聯絡和數據通信，將獲得的微波輻射計天線口面的噪聲溫度經單片計算機的輸出端口輸送給其它外圍設備，從而實現記錄和顯示。
[0019]本發明帶來的積極效果是:
[0020]1、由一次性存儲標定型微波輻射計方法的實現步驟可知，其步驟一和步驟二是儀器出廠前由儀器制造商對儀器進行的一次性的標定和存儲步驟，而步驟三、步驟四和步驟五是儀器出場后由儀器內部單片計算機2自動進行的工作步驟，因此，一次性存儲標定型微波輻射計在其應用過程中，既不需要恒溫環境的限制，也不需要在現場進行定標的條件，就可以在保持經典微波輻射計原有靈敏度的基礎上，自動實現系統的定標溫度與工作溫度的一致性，從而克服了由環境溫度的劇烈變化造成的定標參數a和b的漂移，提高了微波輻射計的測量準確度；
[0021]2、一次性存儲標定型微波輻射計，由于沒有在前端或整機設置恒溫裝置，也沒有裝配復雜的周期性定標裝置，更不需攜帶笨重的定標設備在現場對儀器進行繁瑣的定標，因此，儀器節省了成本，減小了體積、重量和功耗，從而為實現輻射計整機的便攜性，應用的靈活性，操作的簡便性，以及實現無人機機載的可能性和較長的續航能力，為提高機載微波輻射計在工農業生產、軍事、生態和環境遙感監測的業務化水平等方面奠定堅實的技術基礎。
【附圖說明】
[0022]圖1為一次性存儲標定型微波輻射計原理示意圖；
[0023]圖2為一次性存儲標定型微波輻射計實現一次性存儲標定方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0024]【具體實施方式】一:參見圖1說明本實施方式，本實施方式所述的一次性存儲標定型微波輻射計，它包括經典微波輻射計1、單片計算機2和測溫電路3;
[0025]經典微波輻射計I，用于一次性存儲標定的微波輻射計，它包括定標參數a和b會隨著環境溫度的變化而發生漂移的所有類型的微波輻射計；
[0026]測溫電路3，用于實時測量經典微波輻射計I的天線1-1、前端1-2和接收機1-3的物理溫度tl、t2和t3，并將組合溫度點tl、t2和t3值傳送給單片計算機2 ;
[0027]單片計算機2，用于采集當前環境溫度下的組合溫度點thtdPts值，并用于存儲和提取當前組合溫度點1:1山和七3上的定標參數3(1:1山山)和13(1:1山山)值；
[0028]單片計算機2，用于采集當前環境溫度下組合溫度點UUdPt3上的經典微波輻射計的輸出電壓V。，并將輸出電壓V。和當前組合溫度點^tdPt3上的定標參數和b(1:1山，丨3)—起代入到定標方程了八=3(1:1山，丨3)￥。+13(1:1山山)中進行計算，最終獲得輸入到微波輻射計天線1-1 口面的噪聲溫度Ta值；
[0029]單片計算機2，還負責與用于記錄和顯示的其它外圍設備之間的信號聯絡和數據通訊，從而實現一次性存儲標定型微波輻射計輸出信號的記錄和顯示；
[0030]單片計算機2，還用于為經典微波輻射計I前端1-2中用到的Dicke開關提供驅動信號。
[0031]【具體實施方式】二:參見圖1說明本實施方式，本實施方式是對【具體實施方式】一所述的一次性存儲標定型微波輻射計的進一步說明，所述的單片計算機2是由采集模塊2-1、處理模塊2-2、系統控制模塊2-3、輸出模塊2-4和存儲模塊2-5組成，其中，
[0032]系統控制模塊2-3主要完成對單片計算機中其它模塊工作的有序控制，其次還對經典微波輻射計前端1-2中用到的Dic