[发明专利]一种黑体腔吸收比的测量方法

说明书

本发明实施例公开一种黑体腔吸收比的测量方法。该方法将黑体腔吸收比的测量装置中的第一积分球安装于二维平台上；在黑体腔入光孔所在的平面内建立二维坐标系，将信号光的光斑中心位置作为坐标点；二维平台带动第一积分球以预设的步距在坐标系内移动；穿过第一积分球的信号光分别扫描黑体腔、标准白板和背景，从而获得相应的信号光电压矩阵和参考光电压矩阵；根据所获得的信号光电压矩阵和参考光电压矩阵，计算黑体腔吸收比矩阵。本发明实施例所提供的方法采用扫描方式，使得激光的单点光源也可以照亮黑体腔的整个底面，有效地提高了测量精度和准确性。

技术领域

本发明涉及太阳光辐照度测量的技术领域，具体涉及一种黑体腔吸收比的测量方法。

背景技术

太阳总辐照度(Total Solar Irradiance，TSI)是地球外部能源的主要来源。太阳绝对辐射计是观测太阳总辐照度的主要手段。太阳绝对辐射计基于电功率复现光功率产生的腔温变化的原理，通过精确测量的等效电功率可以获得未知的光功率。

目前，各国都在进行太阳总辐照度(TSI)的测量。比利时将太阳辐照度绝对辐射计搭载在航天器上长期监测太阳总辐照度(TSI)；美国采用TIM监测太阳总辐照度(TSI)；瑞士采用PMOD6监测太阳总辐照度(TSI)；中国采用自主研制的太阳总辐照度监测仪(TISM)进行监测太阳总辐照度(TSI)。

太阳绝对辐射计的核心探测器是黑体腔，光功率在黑体腔内经过多次反射和吸收，转化为温升，从而使得腔温达到新的平衡状态。黑体腔的吸收比是测量太阳总辐照度的重要修正量，在使用太阳绝对辐射计前，需要在实验室测量黑体腔的吸收比。目前，为了保证光源的稳定性，测量黑体腔吸收比的方法通常采用激光作为光源。然而，在实际应用过程中，太阳绝对辐射计的光源是太阳。相比于太阳，激光的光源半径较小，不能照亮黑体腔的底面，而太阳辐射经过主光阑是可以照亮黑体腔的整个底面，黑体腔的实际吸收比应该是整个黑体腔地面吸收比的平均值。因此，传统方法测量的黑体腔吸收比与实际上的黑体腔的吸收比存在系统误差。

因此，针对现有测量黑体腔吸收比所存在的问题，急需一种能够避免或减少系统误差的测量黑体腔吸收比的方法。

发明内容

针对现有黑体腔吸收比的测量方法所存在的系统误差问题，本发明实施例提出一种采用二维扫描方式的测量黑体腔吸收比的方法。本发明实施例所提供的黑体腔吸收比的测量方法采用二维扫描方式，使得激光的单点光源也可以照亮黑体腔的整个底面，避免了现有测量方式由于激光单点光源所引起的系统误差，并采用平均吸收比表征黑体腔对太阳辐射的实际吸收比，有效地提高了测量精度和准确性。

该黑体腔吸收比的测量方法的具体方案如下：一种黑体腔吸收比的测量方法，包括以下步骤：将黑体腔吸收比的测量装置中的第一积分球安装于二维平台上；在黑体腔入光孔所在的平面内建立二维坐标系，将信号光的光斑中心位置作为坐标点；所述二维平台带动所述第一积分球以预设的步距在所述坐标系内移动；穿过所述第一积分球的信号光分别扫描黑体腔、标准白板和背景，从而获得相应的信号光电压矩阵和参考光电压矩阵；根据所获得的信号光电压矩阵和参考光电压矩阵，计算黑体腔吸收比矩阵。

优选地，所述相应的信号光电压矩阵和参考光电压矩阵包括黑体腔的信号光电压矩阵和黑体腔的参考光电压矩阵，标准白板的信号光电压矩阵和标准白板的参考光电压矩阵，背景的信号光电压矩阵和背景的参考光电压矩阵。

优选地，所述黑体腔的光电压矩阵和黑体腔的参考光电压矩阵的具体表达式，如公式1和公式2所示：

公式1：

公式2：

其中，V_dc(x,y)为黑体腔的信号光电压矩阵，V_fc(x,y)为黑体腔的参考光电压矩阵。

优选地，所述标准白板的信号光电压矩阵和标准白板的参考光电压矩阵的具体表达式，如公式3和公式4所示：