CN102155996A - 致密介质微波热辐射特性测量装置及测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种致密介质物理参数测量，特别是致密介质微波热辐射特性测量装置及测量方法。致密介质微波热辐射特性测量装置，是由角钢构成立方体框架，在框架的外部装有外壳，依次向内装有吸波材料、泡沫板、不锈钢内胆，不锈钢内胆两端开放，在框架的上部放有微波辐射计，便携式电脑通过微波辐射计数据线与微波辐射计连接，在外壳上开有透过吸波材料、泡沫板和不锈钢内胆的温度测孔，温度计通过数据线和数据总线与便携式电脑连接构成。能避免来自外界的温度、湿度和辐射对测量结果的影响，在测量致密介质微波辐射亮温的同时，同步测量不同位置致密介质的温度；为建立不同介质辐射标准提供可靠依据。装置简单，测量方法简便，测量数据可靠。
Description
技术领域：
本发明涉及一种致密介质物理参数测量，尤其是隔热隔辐射的微波热辐射测量和温度测量装置及测量方法。
背景技术：
在微波遥感领域，介质微波辐射亮温是微波遥感信息的重要内容之一，它受介质介电常数、温度分布以及环境温度和辐射等因素的影响。当前，对介质微波辐射亮温的测量装置和测量方法很多，然而，这些方法在测量介质介电常数的时候，忽略了环境温度和辐射的影响，尤其是在高精度的定量遥感反演中，这种影响造成的后果是相当严重的。在亮温测量的同时，需要知道介质内部不同位置的温度，如何在不改变介质内部温度分布和辐射的条件下，得到精确的温度分布信息，也是当前介质微波辐射测量的研究方向之一。因此，需要设计能够防止周围环境影响的新装置和合理的温度测量装置。
张德海等(“嫦娥一号”微波探测仪探测致密介质厚度机理和地面验证实验.中国科学D辑：地球科学，2009，39(8)：1097-1104)于2007年2月1-7日在进行致密介质被动微波辐射亮温测量过程中，为了防止周围环境的影响，用圆桶将观测区域四周和底面围起来，但未说明采用的是什么材料。进行温度测量时，在测量装置中每隔10cm放置五个热敏电阻。
测试过程中，张德海等的实验测量结果与模拟结果的差值增大，表明这种材料并未完全杜绝周围环境的影响；热敏电阻本身会影响微波辐射传输，放置不合理或使用不恰当也会影响最终测试结果。没有考虑周围温度和辐射的影响，所测得的数据中包含了周围温度和辐射，影响了数据的可靠性。
发明内容：
本发明的目的就是针对上述现有技术的不足，提供一种不受周围温度和辐射影响的致密介质微波热辐射特性测量装置及测量方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
致密介质微波热辐射特性测量装置，是由角钢3构成立方体框架，在框架的外部装有外壳，依次向内装有吸波材料7、泡沫板5、不锈钢内胆4，不锈钢内胆4两端开放，在框架的上部放有微波辐射计1，便携式电脑通过微波辐射计数据线8与微波辐射计1连接，在外壳上开有透过吸波材料7、泡沫板5和不锈钢内胆4的10个温度测孔6，在每个温度测孔6内装均有温度计14，温度计14通过数据线12和数据总线9与便携式电脑连接构成。
温度计14由温度传感器10、铝管11和蜡质填充物13组成，温度传感器10装在圆锥形铝管11内的圆锥端，圆锥形铝管的另一端不封闭，用于接入数据线，铝管11与温度传感器10之间充满蜡质填充物，温度传感器10通过数据线12和数据总线9连接构成。
温度测孔6在平面上呈雁行式排列，同一面上相邻两个温度测孔6的垂直距离为40cm，温度测孔6的垂直分布在筒面的中间，不同面上相邻两个温度测孔6的垂直距离为10cm，温度测孔6直径1cm。
致密介质微波热辐射特性的测量方法，包括以下顺序和步骤：
a、在致密介质微波热辐射特性的测量装置筒内放入厚度为50cm致密介质，且表面平整；
b、给温度测孔6编号为1、2、3......10，同时也给温度计14编号为1、2、3……10；
c、将编号好的温度计安所编的号码对应插入温度测孔6；
d、将温度计14通过数据线12和数据总线9与便携式电脑连接；
e、微波辐射计1接入电源，并通过数据线8与便携式电脑连接；
f、进行致密介质物质的微波辐射测量和内部温度分布测量，并记录微波辐射数据和温度分布数据，完成一次测量；
g、一次测量后，加入任意厚度的致密介质，重复a-f步骤，进行一次致密介质的微波辐射测量和内部温度分布测量，每加入一次任意厚度的致密介质，重复a-f步骤一次，直至装满不锈钢内胆4为止。
有益效果：装置能避免来自外界的温度、湿度和辐射对测量结果的影响，在测量致密介质微波辐射亮温的同时，同步测量不同位置致密介质的温度；为建立不同介质辐射标准提供可靠依据。装置简单，测量方法简便，测量数据可靠。
附图说明：
图1是致密介质微波热辐射特性测量装置主视图。
图2是温度计14结构图。
图3是附图1中温度测孔6在各面上的展开图。
1微波辐射计，2电源线，3角钢，4不锈钢内胆，5泡沫板，6温度测孔，7吸波材料，8微波辐射计数据线，9数据总线，10温度传感器，11铝管，12数据线，13蜡质填充物，14温度计。
具体实施方式：
下面结合附图和实施例作进一步的详细说明：
微波热辐射测量装置
微波热辐射测量装置是由角钢3构成立方体框架，在框架的外部装有外壳，依次向内装有吸波材料7、泡沫板5、不锈钢内胆4，在框架的上部放有微波辐射计1，便携式电脑通过微波辐射计数据线8与微波辐射计1连接，在外壳上开有透过吸波材料7、泡沫板5和不锈钢内胆4的一个以上乃至n个温度测孔6，在每个温度测孔6内装均有温度传感器11，温度传感器11通过数据线12和数据总线9与便携式电脑连接构成。微波辐射计共四个波段，分别为L波段、S波段、K波段和Ka波段，精度为0.5K。微波辐射计在装置最上方，可以垂直或以一定角度对样本进行观测，观测结果通过数据线与电脑输入接口连接。不锈钢筒两端不封闭，外侧包以厚度为10cm的普通泡沫材料，泡沫材料的外侧再加一层吸波材料。吸波材料采用多层SML泡沫薄型平板宽频吸波材料，型号为SML-E-50，工作频率为2-40GHz。
测试中，必须使微波辐射计所测量的致密介质不受外界温度、辐射等因素的干扰。在对介质进行微波辐射观测时，同步观测介质层内部不同位置的温度。为了方便温度测量，同时避免温度计本身造成的温度变化，用于插入温度感器11。温度测孔6垂直分布在不锈钢筒面的中间，平面上呈雁行式排列在不锈钢筒壁上(图3)，同一面上相邻两个温度测孔6的垂直距离为40cm，不同面上相邻两个温度测孔6的垂直距离为10cm，温度测孔6直径1cm。
温度测量装置是由温传感器11通过数据线12和数据总线9与便携式电脑连接完成，温度感器11是由温度计10的探头端装在圆锥形铝管内的圆锥端，圆锥形铝管的另一端不封闭，用于接入数据线，温度计10的无探头端与数据线12连接构成(图2)。温度传感器采用美国DALLAS公司生产的DS18B20单总线数字温度传感器，温度计测试温范围为-55℃～+125℃，精度为0.5℃。DS18B20温度传感器可把温度信号直接转换成串行数字信号共单片机处理。每片DS18B20传感器有唯一的系列号，多个DS18B20传感器可以存在于同一条数据总线上，这允许在许多不同的地方放置温度灵敏器件，以便于适时、迅速地进行温度监测。温度温度计10固定在铝管内。铝管一端不封闭，用于接入数据线；另一端为圆锥形，便于温传感器11插入致密介质内部，并保护温度传感器不被损坏。传感器通过数据线、数据总线与电脑数据输入接口连接，使用DALLAS公司提供的相关软件读取并记录传感器得到的温度信息。
致密介质微波热辐射特性测量装置，是由角钢3构成立方体框架，在框架的外部装有外壳，依次向内装有吸波材料7、泡沫板5、不锈钢内胆4，不锈钢内胆4两端开放，在框架的上部放有微波辐射计1，便携式电脑通过微波辐射计数据线8与微波辐射计1连接，在外壳上开有透过吸波材料7、泡沫板5和不锈钢内胆4的10个温度测孔6，在每个温度测孔6内装均有温度计14，温度计14通过数据线12和数据总线9与便携式电脑连接构成。
温度计14由温度传感器10、铝管11和蜡质填充物13组成，温度传感器10装在圆锥形铝管11内的圆锥端，圆锥形铝管的另一端不封闭，用于接入数据线，铝管11与温度传感器10之间充满蜡质填充物，温度传感器10通过数据线12和数据总线9连接构成。
温度测孔6在平面上呈雁行式排列，同一面上相邻两个温度测孔6的垂直距离为40cm，温度测孔6的垂直分布在筒面的中间，不同面上相邻两个温度测孔6的垂直距离为10cm，温度测孔6直径1cm。
致密介质微波热辐射特性的测量方法，包括以下顺序和步骤：
a、致密介质微波热辐射特性的测量装置设计高度为100cm，在致密介质微波热辐射特性的测量装置的底部铺设岩石，也可以铺设与被测介质接近的其它材料，筒内放入厚度为50cm后的致密介质，且表面平整；
b、给温度测孔6编号为1、2、3......10，同时也给温度计14编号为1、2、3……10；
c、将编号好的温度计安所编的号码对应插入温度测孔6；
d、将温度计14通过数据线12和数据总线9与便携式电脑连接；
e、微波辐射计1接入电源，并通过数据线8与便携式电脑连接；
f、进行致密介质物质的微波辐射测量和内部温度分布测量，并记录微波辐射数据和温度分布数据，完成一次测量；
g、一次测量后，加入厚度30cm的致密介质，重复a-f步骤，进行第二次致密介质的微波辐射测量和内部温度分布测量，并记录微波辐射数据和温度分布数据；再加入厚度20cm的致密介质，重复a-f步骤，进行第三次致密介质的微波辐射测量和内部温度分布测量，并记录微波辐射数据和温度分布数据；直至装满不锈钢内胆4为止，停止测量。将所测数据存入便携式电脑中。
还可以根据需要加接测量装置，知到满足需要为止。
Claims (4)
1.一种致密介质微波热辐射特性测量装置，其特征在于，是由角钢(3)构成立方体框架，在框架的外部装有外壳，依次向内装有吸波材料(7)、泡沫板(5)、不锈钢内胆(4)，不锈钢内胆(4)两端开放，在框架的上部放有微波辐射计(1)，便携式电脑通过微波辐射计数据线(8)与微波辐射计(1)连接，在外壳上开有透过吸波材料(7)、泡沫板(5)和不锈钢内胆(4)的十个温度测孔(6)，在每个温度测孔(6)内装均有温度计(14)，温度计(14)通过数据线(12)和数据总线(9)与便携式电脑连接构成。
2.按照权利要求1所述的致密介质微波热辐射特性测量装置，其特征在于，温度计(14)由温度传感器(10)、铝管(11)和蜡质填充物(13)组成，温度传感器(10)装在圆锥形铝管(11)内的圆锥端，圆锥形铝管的另一端不封闭，用于接入数据线，铝管(11)与温度传感器(10)之间充满蜡质填充物，温度传感器(10)通过数据线(12)和数据总线(9)连接构成。
3.按照权利要求1所述的致密介质微波热辐射特性测量装置，其特征在于，温度测孔(6)在平面上呈雁行式排列，同一面上相邻两个温度测孔(6)的垂直距离为40cm，温度测孔(6)的垂直分布在筒面的中间，不同面上相邻两个温度测孔(6)的垂直距离为10cm，温度测孔(6)直径1cm。
4.按照权利要求1所述的致密介质微波热辐射特性的测量方法，其特征在于，包括以下顺序和步骤：
a、在致密介质微波热辐射特性的测量装置不锈钢内胆(4)内放入厚度为50cm致密介质，且表面平整；
b、给温度测孔(6)编号为1、2、3......10，同时也给温度计14编号为1、2、3……10；
c、将编号好的温度计安所编的号码对应插入温度测孔(6)；
d、将温度计(14)通过数据线(12)和数据总线(9)与便携式电脑连接；
e、微波辐射计(1)接入电源，并通过数据线(8)与便携式电脑连接；
f、进行致密介质物质的微波辐射测量和内部温度分布测量，并记录微波辐射数据和温度分布数据，完成一次测量；
g、一次测量后，加入任意厚度的致密介质，重复a-f步骤，进行二次致密介质的微波辐射测量和内部温度分布测量，每加入一次任意厚度的致密介质，重复a-f步骤一次，直至装满不锈钢内胆(4)为止。
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