【US20190296831A1】频率捷变微波辐射计、高光谱微波辐射计和操作方法【专利】
微波辐射计名词解释
微波辐射计名词解释
嘿，朋友们！今天咱来聊聊微波辐射计这个神奇的玩意儿。
你说啥是微波辐射计呀？简单来说，它就像是一个超级敏感的“温度探测小精灵”！你可以把它想象成一个特别厉害的耳朵，能听到微波世界里那些细微的声音呢。
微波辐射计能干嘛呢？它可了不起啦！它可以测量物体发出的微波辐射强度，然后通过一系列复杂又神奇的运算，告诉我们关于这些物体的各种信息。
比如说，它能帮我们了解大气的温度、湿度、水汽含量等等，就好像它是大气的知心好友，啥都知道！
这不就跟咱人一样嘛，有的人擅长发现别人的情绪，微波辐射计就是专门发现微波世界里各种状况的小能手呀！它在气象领域那可是大功臣呢。
有了它，天气预报就能更准确啦，咱出门就知道该带伞还是该晒太阳咯。
你想想，要是没有微波辐射计，那气象学家们不就像没了眼睛一样，对大气的情况摸不着头脑啦？它就像是一个默默工作的小卫士，在背后为我们的生活保驾护航呢。
而且啊，微波辐射计还在很多其他领域发挥着重要作用呢。
在海洋研究中，它能帮助我们了解海水的温度变化；在天文学中，说不定它正帮着科学家们探索宇宙的奥秘呢！
你说它厉不厉害？就像一个万能钥匙，能打开好多知识的大门。
它的存在让我们对这个世界的了解更加深入、更加准确。
所以说呀，微波辐射计可真是个宝贝呀！咱可不能小瞧了它。
它虽然不声不响地工作着，但却给我们的生活带来了这么多的好处。
以后再听到微波辐射计这个名字，可别觉得陌生啦，要知道，它可是一直在为我们默默奉献着呢！它就像是一个低调的英雄，虽然不常被提及，但却无比重要！你们说是不是呀？。
微波辐射计
运行mpv.exe,进入Manul Mode。进入主菜单，按3即开始标 定。直到用户按“Q” 退出。如果天气比较干燥，标定时间最好在1-1.5小时。如果 天气比较潮湿，箱体底部 有凝结现象，那么标定时间在半小时以内。
标定后
• 两种方法看结果 一、mp.cfg是最新的，自动将标定结果保存了， 旧的cfg文件名为日期时间.cfg.对比两者，看 12通道的温度差别（Tnd应该比较接近，12%的偏差） 二、打开yyyy-mm-dd_hh-mm-ss_ln2.csv，画 出各通道温度Tnd随时间变化。如果数值比较 稳定，没怎么变化，说明标定是好的
运行时的图像
• • • • • • 以下四个字母键对应不同的图像切换 P 看的是液水、温度、水汽的廓线 R 相对湿度的廓线 O TIP标定结果(K band Tnd and Opacity graphs) B 12个通道的亮温 廓线等都是实时的图像，横坐标为时间，纵坐标 为高度 • 按字母Q为退出运行程序
显示软件Vizmet
一些应用
• 了解作业高度的温度 • 云中液态含水量的多少 • 与卫星资料对比（云光学厚度，一小 时一次，看是否和总液态水量有关系 吗？） • 云底高度与云顶高度
2006年7月24日暴雨过程
微波辐射计 微波辐射计
主要内容
• • • • • 仪器的安装 基本操作方法 仪器的标定 显示软件 一些应用
仪器的安装
仪器的基本情况
• 重量29公斤 • 大小：50*28*76cm（加上了17cm的IRT高度） • 电源：微波辐射计100-250V /50-60Hz 200瓦 吹风机100-125V / 50-60Hz 100瓦 • 数据接口：RS232 38.4k波特 • 数据格式：ASCII CSV(逗号隔开文件，可以 用excel直接打开)
基于MWP967KV辐射计的微波辐射反演方法研究
基于MWP967KV辐射计的微波辐射反演方法研究徐爽;王硕飞;闵晓桐;刘立辉;朱彩霞【摘要】文章以国产MWP967KV微波辐射计为参考,利用MonoRTM辐射传输模式模拟亮温,采用神经网络算法和多元线性回归方法反演大气温度和水汽密度廓线,通过与探空资料进行对比,两种方法反演准确度相差不大,BP神经网络反演准确度稳定性在一定程度上优于多元线性回归法.【期刊名称】《气象水文海洋仪器》【年(卷),期】2019(036)002【总页数】7页(P38-44)【关键词】MonoRTM辐射传输模式;BP神经网络方法;多元线性回归方法【作者】徐爽;王硕飞;闵晓桐;刘立辉;朱彩霞【作者单位】河北省邢台市气象局 ,邢台 054000;中国气象局邢台大气环境野外科学试验基地 ,邢台054000;河北省气象局 ,石家庄 050021;河南省开封市气象局 ,开封475000;河北省邢台市气象局 ,邢台 054000;甘肃省酒泉市气象局 ,酒泉735000【正文语种】中文【中图分类】P407.70 引言大气的温度、湿度是大气与环境的重要参数，获取连续的大气温湿度廓线对临近天气预报具有重要意义[1]。
常规探空资料虽然具有较高代表性和可信度，但是时间分辨率较低，随着强对流天气增多，并且对水汽密度等观测数据质量要求越来越高，探空资料已无法满足突发强对流天气预报与分析的要求，微波辐射计无人值守和连续探测的特点，弥补了常规探空观测时间分辨力不足的缺点[2]。
地基多通道微波辐射计能够准确测量大气辐射亮温，结合神经网络算法可以实时准确获取大气温度、湿度等信息，利用微波辐射产品可以为数值天气预报、人工影响天气、防灾减灾等领域提供很好的决策支持，具有很高的实用价值[3]。
机载微波辐射计也可以测量大气亮温数据，利用神经网络算法可以简便高效反演大气温湿度廓线，巡航高度的选择亦对反演准确度产生影响[4]。
计算亮温比较有代表性的模式有Ulaby[5]、Liebe[6]及MonoRTM 3种模式[7]。
微波辐射计使用手册
地基多频段微波辐射计使用手册（HSMR）目录1．产品简介 (1)2.接收机的原理与设计 (4)3. 操作步骤和软件使用 (6)3.1 软件功能 (6)3.2 单极化微波辐射计控制软件 (7)3.2 S波段双极化微波辐射计控制程序 (9)3.3 L波段双极化微波辐射计控制程序 (10)4．微波辐射计的定标 (12)5. 微波辐射计电缆连接标识 (13)6.微波辐射计安装与使用注意事项 (14)6.1 接收机安装与电缆连接 (14)6.2 数据采集器与电源的安装 (14)6.3 系统接地要求 (14)7. 探测环境条件要求 (15)7.1探测环境条件的要求 (15)7.2探测场地的要求 (15)7.3工作室要求及设备安置 (16)8. 常见故障分析 (16)1．产品简介微波辐射计是宽频带、高增益、高灵敏度的被动微波遥感仪器，能够在很强的背景噪声中提取微弱的信号变化量。
通过接收被测目标自身的微波辐射获取相应的物理特性，经过有效的数据反演进行定量分析。
本套产品的微波辐射计主要包括7个频率的仪器，在微波频率划分上分别是L、S、C、X、Ku、K和Ka，具体设计对应频率为1.4GHz，2.65GHz，6.6GHz，10.65GHz，13.9GHz，18.7GHz，37GHz。
其中1.4GHz和2.65GHz为双极化天线，6.6GHz，10.65GHz，13.9GHz，18.7GHz，37GHz为喇叭天线，可以旋转机身转换极化测量，以求对岩石加载过程中微波多个频率点有深入细致的了解。
单极化接收各波段微波辐射计的原理框图如图1所示。
图1 微波辐射计接收通道原理框图双极化微波辐射计利用双极化接收天线同时接收目标的微波辐射信息，由线性极化分离器分别获取水平极化和垂直极化信息，经两路接收通道进行处理。
数字控制单元完成射频开关的控制，并将测量得到的原始数据通过串行通讯送到主计算机。
L、S波段属于微波遥感应用频率的低端，极易受到其它电磁辐射源的影响，因此需要在通道中增加高精度滤波器。
第七章微波辐射计
水汽 冰云、冰、雪
19.35v, 22.235v, 37.0v 85.5v, 85.5h
植被监测
19.35v, 19.35h
表3 AMSR-E Characteristics
Frequency(GHz) Ground Resolution Bandwidth (MHz) Polarization Inclination Cross polarization Swath Dynamic Range Precision Sensitivity [NEΔT(K)] Quantization
根据基于小斜率近似的海面发射率模型seasurfaceemissivitymodelbasedsmallslopeapproximation风所引起的海面发射率变化e是741分别代表根据小斜率近似理论导出的在水平和垂直极化条件下的权重因子f是电磁波的频率亦即微波辐射计的工作频率是观测的天顶角是观测的方位角代表观测方向在海面的投影与风向之间的夹角故既是观测的方位角又代表风向是海水的复相对电容率k和代表所在积分方向上波浪的波数和方向积分方向上波浪与主波浪方向之间的夹角w从上述公式可以看到风所引起的海面发射率变化e通过风浪方向谱的模型wk与风速u10和风向相联系通过权重因子g的变化曲面图5
根据适合两介质界面处的基尔霍夫定律， 海面发射率e与菲涅耳反射率ρ关系是
eH () 1 H ()
eV () 1 V ()
(7-36) (7-37)
式中右下角的“H”和“V”分别表示水平极 化和垂直极化，θ是观测角。
在平静海面条件下，菲涅耳反射率ρ由第四章的公 式（4-56）和（4-57）给出。
表1：各种卫星携带的微波辐射计的名称和波段特征
卫星
Nimbus-7 & Seasat-A
PartII微波辐射计基本原理
传输线：物理温度通常也是 Tp ，信号损耗
Pin 因子L Pout
1。理想传输线L=1;
接收机： 现实接收机＝无噪声接收机＋等效热噪声源
bo.qian@, Dept. of Atmos. Sounding, Nanjing Univ. of Info. Sci.& Tech. (NUIST)
全功率辐射计与Dicke辐射计
2)Dicke辐射计:
脉冲式的接收外来辐射。
Dicke开关交替地接通1、2两端， 在已知参考负载温度TR的情况下， （2）解决接收机内部噪声Tr和增益不稳定性 的影响。 VOA=kGs (TA+Tr) 利用两个输出VOA和VOB来 VOB=kGs (TR+Tr) （1）解决增益不稳定性的影响。 假设在一个开关周期内稳定，则 两信号之差 VOA=kGsTA， VOB=kGsTR， 与增益是否稳定有关! D= k(TA-TR) 假设在一个开关周期内稳定，则 与噪声 Tr无关，可以从中获得被测TA。若能 调整TR的值，使得两信号之差D=0，则得 TA = TR* VOA /VOB， TA =TR ，则与增益是否稳定无关！ 则与增益是否稳定无关！ 称此为平衡式Dicke辐射计。
bo.qian@, Dept. of Atmos. Sounding, Nanjing Univ. of Info. Sci.& Tech. (NUIST)
• 天线方向性函数
1 F ( , ) 0 , 当在很小的主瓣立体角 M内
不在 M内
主瓣内，TB ( , ) 与方向无关，可用 TB ( 0 ,0 ) 表示。
Ar r R
2
或
r
Ar
R
2
bo.qian@, Dept. of Atmos. Sounding, Nanjing Univ. of Info. Sci.& Tech. (NUIST)
高精度快速光谱辐射计操作指引
高精度快速光谱辐射计操作指引一、目的让操作人员能熟练准确的掌握本仪器的操作方法，保证测试的准确性及仪器的使用寿命(适用HAAS-2000)。
二、用途测量光通量、色温、色坐标、显色指数、波长、光效、电压、功率等三、环境要求1、工作电压：DC: 0~5A 0~30V。
2、工作环境温度：0℃~40℃测试温度：25℃±1℃。
四、测试步骤1、打开主机电源。
2、在电脑桌面上双击“HAAS-2000”软件图标。
3、选择常规测量模式，在菜单栏单击操作，选择系统设置。
(1)在通讯口中，主机类型（供电）选择WY电源主机。
(2)主机串行口选择COM 1。
单击确定退出。
4、在菜单栏单击操作，选择快速光谱仪（定标）。
(1)安装标准灯。
(2)输入标准灯色温与光通量值，平均次数一般设10。
(3)输入标准灯电流值。
(4)开灯，再自动选择积分时间，（可以手动调整积分时间）。
(5)关灯后再按关灯校零。
(6)开灯，再连续测试，等标准灯稳定5分钟以上。
(7)保存定标数据即完成。
5、在菜单栏单击图标，选择测试（F3）。
(1)调整试样工作电流和最大输出电压。
(2)将样品装上夹具放入积分球内单击选择测试（F3）即可。
(3)光通量测试完毕后，按菜单栏另存键保存测试画面，按导出Excel格式可以保存所测试出来的光色电参数数据。
6、在菜单栏单击操作，选择LED特性曲线。
(1)选择LED特性曲线可快速测试LED在不同电流下的光色电参数变化。
(2)设置需要的起始电流，结束电流和间隔电流。
(3)单击开始进行LED特性曲线测试。
(4)测试完毕后，按菜单栏另存键保存测试画面，导出Excel格式可以保存所测试出来的光色电参数数据。
五、注意事项1、不要用手直接碰到标准光源灯的玻璃面。
2、不要用手触摸积分球内壁，以免损伤涂层影响测试的精确度。
3、测试完毕后关闭积分球并关掉电源。
九微波辐射计
85.5/v, h
6.925/v, h
美国EOSPM(Aqua)
日本高级微波 扫描辐射计 AMSR-E
6波段 12通道
10.65/v, h 18.7/v, h 23.8/v, h 36.5/v, h
89.0/v, h
第32页/共53页
V：垂直极化 H：水平极化
2
星载微波辐射计及其特征-2
卫星
传感器
00
gh,v (gh , gv ) ：小斜率近似导出的水平和垂直极化 状态的权重因子
：观测方位角(观测方向在海面投影与
风向夹角) k, ：积分方向上波浪波数和方向(积分方
向上波浪与主波浪方向夹角) W (k,, ) ：极坐标下风浪方向谱
30
第310页/共53页
W (k,, ) U10 ,
e
gh, gv r 德拜方程 Ts , Ss
t(0, h) exp[ (0, h)sec ]
15
第165页/共53页
考虑更多辐射源
16
第176页/共53页
T(, h) etTs Tu (, h) tTd t2(Tgal Tcos Tsun)
：海面菲涅耳反射率
tTd ：大气向下辐射的亮温
Tgal ：银河系噪声等效温度 Tcos ：宇宙黑体辐射等效温度 Tsun ：太阳表面温度
反演风速、海表温度 38 第398页/共53页
第三节 海面物理参数的遥感
一、微波辐射计的海表面温度反演算法
在多频率扫描微波辐射计SMMR的反演海表面温 度的众多算法中，最成功的算法之一属于统计的 反演方法，通常被称为D-矩阵方法。
这个方法假定SST与各个通道探测的亮温之间有 简单的线性关系。
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微波辐射测量仪怎样用
小编希望微波辐射测量仪怎样用这篇文章对您有所帮助，如有必要请您下载收藏以便备查，接下来我们继续阅读。
本文概述：微波辐射仪，也被成为微波辐射计，那么，微波辐射测量仪怎样用呢？我们一起来看看吧!
微波辐射仪作为一种无源微波遥感仪器，正是根据自然界中所有物体都有辐射电磁波的原理而制成的。
那么，微波辐射测量仪怎样用呢？就让小编的小编和你一起去了解一下吧！
工作原理
微波辐射仪是用微波进行遥感，从而对地物进行探测的微波接收机，在探测大气、海洋、植被和土壤等方面有广泛应用，而数据处理与控制单元作为微波辐射计的重要组成部分，承担了所有的驱动及控制功能，对时序及精度要求十分严格。
由于系统对可靠性要求较高，故采用单片机作为220GHz微波辐射计数控单元的核心，通过精确的时序控制，实现了数据采集、天线控制、状态提取、串口通信等功能。
同时，该数控单元具有功耗低，采样精度高，接口简便等特点。
微波辐射计，是利用被动的接收，各个高度传来的温度辐射的微波信号来判断温度、温度曲线，是一款被动式地基微波遥感设备，微波遥感起步晚于可见光和红外遥感。
但相对于可见光和红外遥感而言，微波辐射计能全天候、全天时工作。
可见光遥。