[发明专利]双黑体箱调温水浴比辐射率测定仪及其测定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种定量遥感测定仪及其测定方法，具体而言，本发明涉及一种多功能热红外遥感比辐射率测定仪及其测定方法。

背景技术

物体表面温度是物体界面分子平均运动的能量值，其主要取决于以下三个参数：表面出射辐射度、环境辐照度和比辐射率。物体比辐射率表示物体发射热辐射的能力，地物表面温度的测定在许多科学研究和应用领域具有重要作用，精确测量比辐射率能获取地表地物的真实温度。现有的比辐射率测量技术主要通过变换辐射源来求解比辐射率。比如中国发明专利CN1464297公开了一种便携式比辐射率测定仪及其测定方法，其具有V字型的半封闭腔体，该腔体两个向上分支的一端通光口上安装一台红外温度测定仪，所述测定仪利用45度天顶角的天空下行辐射（也可称为天空冷辐射）与室温辐射（即V字型腔体热辐射）的切换（详见《定量热红外遥感模型及地面实验基础》第3章，张仁华著，2009年，科学出版社），在两次环境辐照度下构建一个二元方程组计算比辐射率。上述比辐射率测定仪只能在野外利用天空冷辐射源进行测定；只能得到一种入射热辐射强度，根据一个二元方程组的关系计算比辐射率，最佳热辐射源强度的获取需要其动态变化对比辐射率测量精度和稳定度影响的分析数据。

发明内容

为了提高现有比辐射率测定仪的测量精度，本发明提供了一种双黑体箱调温水浴比辐射率测定仪，利用高于室温的可调式恒温环境和稳定室温环境下的辐射源交替照射被测物，构建以下二元一次方程组：

M₁=εB+(1-ε)E₁

M₂=εB+(1-ε)E₂

式中ε为比辐射率，通常至少测定出一个比辐射率测定ε₁值，M₁为室温箱，指冷环境下的目标物出辐射度，M₂为调温箱，指热环境下的目标物出辐射度，E₁为室温箱辐射照度，指冷环境辐射照度，E₂为调温箱辐射照度，指热环境辐射照度，B为目标物的黑体出辐射度。出辐射度是能量单位，与温度的4次方相差一个系数，不是同一个概念。但是为了使问题直观，通常用温度来比方。

，以上计算式假设在快速切换环境辐照度时，B没有明显的变化，实践研究多次证明以上假设成立（详见《定量热红外遥感模型及地面实验基础》第3章，张仁华著，2009年，科学出版社）。采用本发明的双黑体箱调温水浴比辐射率测定仪分别获取室温和高于室温的调温箱温度下的M₁、M₂、E₁、E₂的值，计算出比辐射率ε的值。可以通过变化调温箱的温度，得出多组二元方程组，实现最佳热辐射源强度的获取。

此外，本发明的双黑体箱调温水浴比辐射率测定仪还具有黑体定标的功能，即通过将红外测温仪紧密对准无底小倒圆锥来测定圆锥所处水浴的温度，水浴温度通过调温水箱调节，进而对红外测温仪进行校验。

本发明的一种双黑体箱调温水浴比辐射率测定仪，其包括两个黑体箱、水浴控制仪15、红外测温仪和托盘20，所述两个黑体箱之间设有中空轴10，两个黑体箱围绕中空轴10转动以转换位置。两个黑体箱通过中空轴10转动，达到不改变被测物的位置而能够快速切换被测物的不同环境辐射照度的目的，更适合到野外测定土壤、植被等不可移动的地物。

所述水浴控制仪15连有输水管13，所连输水管13从下而上穿过所述中空轴10，继而与其中一个黑体箱的进出水接口14相连，该黑体箱为调温箱2，另一个黑体箱为室温箱1。上述连接方式能够实现在输水管与调温箱相连的状态下，仍能使两黑体箱围绕中空轴旋转180度以转换调温箱与室温箱的位置。

所述调温箱2和室温箱1中各含有一个黑体筒，其中位于调温箱2内的为调温黑体筒5，位于室温箱1内的为室温黑体筒4，各黑体筒的顶面和底面与其所处温箱的顶面的观测孔和底面的观测孔之间密封，所述黑体筒的外筒壁与其黑体箱的内周壁形成的槽为黑体箱的水浴槽；

所述调温箱2、室温箱1、调温黑体筒5和室温黑体筒4的顶面和底面上同一位置处均设有直径完全相等的观测圆孔，所述室温箱1的顶面和底面的观测圆孔为室温箱观测圆孔7，所述调温箱2的顶面和底面的观测圆孔为调温箱观测圆孔8。上述结构使所述红外测温仪紧密对准其中一个黑体箱的观测圆孔内时，其镜头能同时对准同一箱体内各顶面和底面的观测圆孔，以观测到底面观测圆孔下的托盘上的被测物。