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微波辐射计定标与误差分析

作 者: 叶辉
导 师: 李青侠; 郎量
学 校: 华中科技大学
专 业: 通信与信息系统
关键词: 微波辐射计 定标 亮度温度 倾斜定标 迭代
分类号: TM931
类 型: 硕士论文
年 份: 2012年
下 载: 62次
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内容摘要


微波辐射计定标是指确定辐射计输出电压与天线输入辐射之间的精确定量关系。微波辐射计的精确定标对于使用测量的亮温数据反演所得结果的准确程度具有重要意义。常用的定标方法是液氮定标法,其定标精度比较高,但它需要较好的实验条件,不适合长期、经常的使用。倾斜定标法具有实施简单,对实验条件要求不高的特点,目前在国外的一些地基微波辐射计中得到了应用。对于采用变温定标源的液氮定标,天线温度的计算是重点和关键。它涉及三方面:微波吸收材料反射率的测量,定标源辐射亮温的理论计算,对天线方向图的特性研究。文中对天线温度的成分和理论计算进行了分析,给出了计算流程。微波辐射计除了需要精确定标外,对定标的误差进行分析也很重要。本文对阻抗失配引起的误差进行了分析,研究了线性两点定标方程中各种不确定因素对定标精度的影响,对辐射计的非线性误差也进行了分析。倾斜定标法将辐射计定标方程和大气辐射传输理论结合起来。文中介绍了大气辐射传输原理、大气的辐射模型和天空亮温的计算。推导了倾斜定标的迭代计算方法,并用Matlab实现。还研究了迭代收敛速度、一致性,根据倾斜定标法得到的方程计算了亮温与输入亮温的差值,并分析了大气平均辐射温度的不确定性对倾斜定标的影响。为了验证迭代算法的正确与性能,本文根据实测天空亮温进行了性能分析。使用不同天顶角的辐射计输出电压,应用迭代算法计算了定标参数,与原定标方程进行了比较,分析了误差原因,并对计算亮温与实测亮温进行了比较,结果表明如果天顶角比较准确,误差是比较小的。进一步分析了天顶角变化对天空亮温、迭代算法的影响,研究了不同天顶角计算定标参数差别较大的原因。研究表明天顶角的准确性对于倾斜定标精度的影响很大,迭代算法对天顶角在小角度时的误差非常敏感,较小的误差也会引起定标参数较大的变化。并分析了地球曲率和大气折射率对定标的影响。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-13
  1.1 引言  9
  1.2 微波辐射计的发展  9-10
  1.3 微波辐射计定标研究现状  10-12
  1.4 本文主要内容和结构安排  12-13
2 微波辐射计原理和定标方法  13-24
  2.1 微波辐射测量  13-15
  2.2 微波辐射计的工作原理  15-16
  2.3 辐射计系统分类与结构  16-18
  2.4 分步定标法  18
  2.5 液氮定标法  18-23
  2.6 本章小结  23-24
3 常规两点定标法误差分析  24-37
  3.1 阻抗失配对分步定标的影响  24-29
  3.2 定标方程的精度分析  29-31
  3.3 微波辐射计非线性对定标误差的影响  31-36
  3.4 本章小结  36-37
4 倾斜定标法的原理与实现  37-55
  4.1 辐射传递  37-38
  4.2 大气的辐射模型  38-41
  4.3 天空亮温的计算  41-44
  4.4 倾斜曲线定标法  44-46
  4.5 迭代算法的计算和实现  46-50
  4.6 大气平均辐射温度的影响  50-53
  4.7 本章小结  53-55
5 倾斜曲线定标法误差分析  55-65
  5.1 基于实测数据的计算和比较  55-59
  5.2 不同天顶角定标误差原因分析  59-61
  5.3 地球曲率和大气折射率的影响  61-63
  5.4 液氮与倾斜定标方法比较  63-64
  5.5 本章小结  64-65
6 总结与展望  65-67
  6.1 全文总结  65-66
  6.2 展望  66-67
致谢  67-68
参考文献  68-70

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电气测量技术及仪器 > 微波测量及仪表
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