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基于辐射传输的M'波段大气透过率实测和误差分析

陈双远 王飞翔 许方宇 郭杰 肖建国 贾钰超 徐稚 赵志军 王远方舟

陈双远, 王飞翔, 许方宇, 郭杰, 肖建国, 贾钰超, 徐稚, 赵志军, 王远方舟. 基于辐射传输的M'波段大气透过率实测和误差分析[J]. 红外与激光工程, 2019, 48(12): 1203006-1203006(6). doi: 10.3788/IRLA201948.1203006
引用本文: 陈双远, 王飞翔, 许方宇, 郭杰, 肖建国, 贾钰超, 徐稚, 赵志军, 王远方舟. 基于辐射传输的M'波段大气透过率实测和误差分析[J]. 红外与激光工程, 2019, 48(12): 1203006-1203006(6). doi: 10.3788/IRLA201948.1203006
Chen Shuangyuan, Wang Feixiang, Xu Fangyu, Guo Jie, Xiao Jianguo, Jia Yuchao, Xu Zhi, Zhao Zhijun, Wang Yuanfangzhou. Measurement and error analysis of the atmospheric transmissivity in M' band based on radiative transfer[J]. Infrared and Laser Engineering, 2019, 48(12): 1203006-1203006(6). doi: 10.3788/IRLA201948.1203006
Citation: Chen Shuangyuan, Wang Feixiang, Xu Fangyu, Guo Jie, Xiao Jianguo, Jia Yuchao, Xu Zhi, Zhao Zhijun, Wang Yuanfangzhou. Measurement and error analysis of the atmospheric transmissivity in M' band based on radiative transfer[J]. Infrared and Laser Engineering, 2019, 48(12): 1203006-1203006(6). doi: 10.3788/IRLA201948.1203006

基于辐射传输的M'波段大气透过率实测和误差分析

doi: 10.3788/IRLA201948.1203006
基金项目: 

国家自然科学基金(11873091,11803089);云南省应用基础研究计划青年项目(2017FD069)

详细信息
    作者简介:

    陈双远(1991-),男,硕士,主要从事红外天文技术方面的研究。Email:syuanchen@nao.cas.cn

  • 中图分类号: P414.5;TH751;P422

Measurement and error analysis of the atmospheric transmissivity in M' band based on radiative transfer

  • 摘要: 采用自制的M'波段(4.605~4.755 m)红外辐射测量系统对阿里观测站、德令哈观测基地和怀柔观测基地的大气辐射进行实地测量,并对结果进行拟合和误差分析。首先,基于黑体定标结果和辐射传输方程,得到输出有效读数与平均大气透过率和天顶角的关系公式;在三个站点对不同天顶角下的大气红外辐射进行扫描测量,利用上述公式,拟合出M'波段平均大气透过率。结果表明,三地透过率的加权平均值分别为0.805、0.758、0.650,透过率随时间的起伏分别为0.081、0.250、0.073,高海拔的阿里观测站透过率最高。用MODTRAN软件模拟的平均透过率分别为0.851、0.805、0.615,与实测结果接近;误差分析表明:有效读数越大,传递误差越小,此方法的理论误差优于10%。文中提供了一种不依赖气象数据,实时获得大气透过率的方法。
  • [1] Wu Hanping. Research into theoretical calculation method on engineering of transmittance of infrared radiation through atmosphere[J]. Optics and Precision Engineering, 1998, 6(4):35-43. (in Chinese)吴晗平. 红外辐射大气透过率的工程理论计算方法研究[J]. 光学精密工程, 1998, 6(4):35-43.
    [2] Liu Dandan, Huang Yinbo, Dai Congming, et al. Calculation of upper atmospheric transmittance and radiation in mid-infrared region[J]. Infrared and Laser Engineering, 2013, 42(9):2324-2329. (in Chinese)刘丹丹, 黄印博, 戴聪明, 等. 中红外波段高空大气传输透过率及热辐射计算[J], 红外与激光工程, 2013, 42(9):2324-2329.
    [3] Bhattacharyya J C, Scaria K K, Singh Jagdev, et al. Atmospheric extinction measurements at Leh in near infrared bands[J]. Bulletin of the Astronomical Society of India, 1990, 18(18):1-6.
    [4] Liu Junchi, Li Hongwen, Wang Jianli, et al. Measurement of mid-infrared total atmospheric transmittance and its error analysis[J]. Optics and Precision Engineering, 2015, 23(6):1547-1557. (in Chinese)刘俊池, 李洪文, 王建立, 等. 中波红外整层大气透过率测量及误差分析[J]. 光学精密工程, 2015, 23(6):1547-1557.
    [5] Feng Quanquan, Zhan Jie, Liu Qing, et al. Study on measurement technology of total atmospheric transmittance at night[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(6):0617005. (in Chinese)冯全全, 詹杰, 刘庆, 等. 夜间整层大气透过率测量技术研究[J]. 红外与激光工程, 2017, 46(6):0617005.
    [6] Wu Qingchuan, Huang Yinbo, Tan Tu, et al. High-resolution atmospheric transmission measurement with a laser heterodyne radiometer[J]. Spectroscopy and Spectral Analysis, 2017, 37(6):1678-1682. (in Chinese)吴庆川, 黄印博, 谈图, 等. 基于激光外差技术的高分辨率整层大气透过率测量[J]. 光谱学与光谱分析, 2017, 37(6):1678-1682.
    [7] Wei Heli, Chen Xiuhong, Dai Congming, et al. Ground-based measurements of infrared atmospheric background spectral radiances[J]. Infrared and Laser Engineering, 2012, 41(2):284-290. (in Chinese)魏合理, 陈秀红, 戴聪明, 等. 地基大气背景红外光谱辐射特性测量[J], 红外与激光工程, 2012, 41(2):284-290.
    [8] Hao Yunxiang, Zhang Baozhou, Zheng Xiaodong, et al. The observation of the relationship between the zenith luminance and atmospheric transmissivity[J]. Acta Energiae Solaris Sinica, 1991, 12(2):209-213. (in Chinese)郝允祥, 张保洲, 郑晓东, 等. 天顶光亮度与大气透过率关系的观测[J]. 太阳能学报, 1991, 12(2):209-213.
    [9] Zhao Zhijun, Xu Fangyu, Wei Chaoqun, et al. Study on measurement method of infrared total atmospheric transmittance[J]. Infrared Technology, 2018, 40(7):718-722. (in Chinese)赵志军,许方宇, 魏超群, 等. 红外整层大气透过率测量方法研究[J]. 红外技术, 2018, 40(7):718-722.
    [10] Liao Guonan. An Introduction to Atmospheric Radiation[M]. Beijing:China Meteorological Press, 2004:27-34. (in Chinese)廖国男. 大气辐射导论[M]. 北京:气象出版社, 2004:27-34.
    [11] Zhao Zhijun, Xu Fangyu, Gao Ling, et al. Multivariate calibration model for measurement of 3-5m infrared sky brightness[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(10):1004004. (in Chinese)赵志军, 许方宇, 高玲, 等. 3~5m红外天空亮度测量的多元定标模型[J]. 红外与激光工程, 2017, 46(10):1004004.
    [12] Chen Shuangyuan, Xu Fangyu, Wang Feixiang, et al. Measurement system and error analysis of mid-infrared atmospheric background radiation[J]. Acta Optica Sinica, 2019, 39(3):0301001. (in Chinese)陈双远, 许方宇, 王飞翔, 等. 中红外大气背景辐射测量系统及误差分析[J]. 光学学报, 2019, 39(3):0301001.
  • [1] 魏合理, 戴聪明, 武鹏飞, 李建玉, 孙凤萤, 唐超礼, 黄宏华, 李学彬, 朱文越, 饶瑞中, 王英俭.  通用大气辐射传输软件CART在场景计算中的应用(特邀) . 红外与激光工程, 2022, 51(5): 20210916-1-20210916-10. doi: 10.3788/IRLA20210916
    [2] 陈阳, 杨延丽, 孙婷婷, 储海荣, 苗锡奎.  直写式激光导引头标定系统误差分析 . 红外与激光工程, 2019, 48(11): 1105007-1105007(8). doi: 10.3788/IRLA201948.1105007
    [3] 陈新民, 李建玉, 魏合理, 黄宏华, 钱仙妹.  用太阳光度计获取激光波段大气透过率 . 红外与激光工程, 2019, 48(S2): 90-97. doi: 10.3788/IRLA201948.S209002
    [4] 田钰麒, 高天元, 赵宇, 付跃刚.  仿生复眼成像系统角度误差 . 红外与激光工程, 2018, 47(3): 310001-0310001(5). doi: 10.3788/IRLA201847.0310001
    [5] 金星, 洪延姬, 常浩, 李南雷.  用于激光微烧蚀冲量测量噪声误差的蒙特卡洛分析方法 . 红外与激光工程, 2018, 47(11): 1102002-1102002(7). doi: 10.3788/IRLA201847.1102002
    [6] 李波, 王祥凤, 孙丽娜, 崔妍.  中波红外高光谱仿真中的辐射影响模型 . 红外与激光工程, 2018, 47(3): 304003-0304003(9). doi: 10.3788/IRLA201847.0304003
    [7] 余菲, 任栖锋, 李华, 孙威, 黄智强.  同轴全反红外光学系统自身热辐射测量方法 . 红外与激光工程, 2018, 47(1): 104003-0104003(7). doi: 10.3788/IRLA201847.0104003
    [8] 向娥, 王汇娟, 许克峰, 姜晓军.  兴隆观测基地的大气色散实测研究 . 红外与激光工程, 2017, 46(4): 411003-0411003(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0411003
    [9] 叶思熔, 江万寿, 李金龙, 刘晓波.  某大视场机载摆扫红外扫描仪几何成像仿真与误差分析 . 红外与激光工程, 2017, 46(4): 420005-0420005(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0420005
    [10] 常凌颖, 赵俊香, 郑爱国, 杜丹.  基于孔径分割的全斯托克斯测量仪的误差分析 . 红外与激光工程, 2017, 46(10): 1017004-1017004(8). doi: 10.3788/IRLA201772.1017004
    [11] 涂晓波, 陈爽, 苏铁, 母金河, 杨富荣.  光腔衰荡光谱技术用于OH浓度测量的误差分析 . 红外与激光工程, 2017, 46(2): 239002-0239002(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0239002
    [12] 张海燕, 管建安, 庄馥隆, 汪洋, 陈安森, 龚海梅.  红外焦平面低温形变测试方法及其误差分析 . 红外与激光工程, 2016, 45(5): 504001-0504001(3). doi: 10.3788/IRLA201645.0504001
    [13] 赵明, 谢晨波, 钟志庆, 王邦新, 王珍珠, 尚震, 谭敏, 刘东, 王英俭.  高光谱分辨率激光雷达探测大气透过率 . 红外与激光工程, 2016, 45(S1): 76-80. doi: 10.3788/IRLA201645.S130002
    [14] 戴聪明, 张志勇, 马力, 冯志伟, 魏合理.  红外望远镜站址大气传输和环境背景特性的测量分析研究 . 红外与激光工程, 2016, 45(12): 1204005-1204005(7). doi: 10.3788/IRLA201645.1204005
    [15] 杨晓杰, 李向军, 刘建军.  石英玻璃太赫兹光学参数测量的误差分析 . 红外与激光工程, 2015, 44(6): 1827-1831.
    [16] 龚绍琦, 孙海波, 王少峰, 国文哲, 李云梅.  热红外遥感中大气透过率的研究(一):大气透过率模式的构建 . 红外与激光工程, 2015, 44(6): 1692-1698.
    [17] 张刘, 支帅.  双目测量系统目标相对位置误差分析 . 红外与激光工程, 2014, 43(S1): 116-122.
    [18] 王洋, 颜昌翔, 汪逸群, 高志良.  扫描镜非接触式检测系统的位置误差分析 . 红外与激光工程, 2013, 42(7): 1804-1808.
    [19] 刘丹丹, 黄印博, 戴聪明, 魏合理, 饶瑞中.  不同版本HITRAN数据库中红外波段上行传输透过率的计算 . 红外与激光工程, 2013, 42(7): 1776-1782.
    [20] 刘丹丹, 黄印博, 戴聪明, 魏合理.  中红外波段高空大气传输透过率及热辐射计算 . 红外与激光工程, 2013, 42(9): 2324-2329.
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-08-05
  • 修回日期:  2019-09-15
  • 刊出日期:  2019-12-25

基于辐射传输的M'波段大气透过率实测和误差分析

doi: 10.3788/IRLA201948.1203006
    作者简介:

    陈双远(1991-),男,硕士,主要从事红外天文技术方面的研究。Email:syuanchen@nao.cas.cn

基金项目:

国家自然科学基金(11873091,11803089);云南省应用基础研究计划青年项目(2017FD069)

  • 中图分类号: P414.5;TH751;P422

摘要: 采用自制的M'波段(4.605~4.755 m)红外辐射测量系统对阿里观测站、德令哈观测基地和怀柔观测基地的大气辐射进行实地测量,并对结果进行拟合和误差分析。首先,基于黑体定标结果和辐射传输方程,得到输出有效读数与平均大气透过率和天顶角的关系公式;在三个站点对不同天顶角下的大气红外辐射进行扫描测量,利用上述公式,拟合出M'波段平均大气透过率。结果表明,三地透过率的加权平均值分别为0.805、0.758、0.650,透过率随时间的起伏分别为0.081、0.250、0.073,高海拔的阿里观测站透过率最高。用MODTRAN软件模拟的平均透过率分别为0.851、0.805、0.615,与实测结果接近;误差分析表明:有效读数越大,传递误差越小,此方法的理论误差优于10%。文中提供了一种不依赖气象数据,实时获得大气透过率的方法。

English Abstract

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