[发明专利]大气吸收带太阳辐射照度的测量方法、装置和系统

说明书

本发明涉及一种大气吸收带太阳辐射照度的测量方法、装置和系统，其中方法包括：使用热像仪采集太阳红外辐射图像，其中热像仪的探测器口面前安装有大气吸收带波段的滤光片；根据采集的太阳红外辐射图像计算太阳像素的平均灰度值，并基于预先标定的红外热像仪标定曲线，计算目标区域平均辐射亮度；根据计算得到的目标区域平均辐射亮度及目标面积计算太阳辐射照度。本发明通过采集大气吸收带波段的太阳红外辐射图像，对太阳的大气吸收带红外辐射亮度进行定量分析，通过计算反演出大气吸收带太阳辐射照度，解决了大气吸收带太阳辐射照度的测量问题，提供了一种具有可实操性的太阳大气吸收带波段辐射特性测量方法。

技术领域

本发明涉及一种太阳辐射照度的测量方法，尤其涉及一种大气吸收带太阳辐射照度的测量方法、装置和系统。

背景技术

太阳辐射照度是指太阳辐射经过大气层的吸收、散射、反射等作用后到达固体地球表面上单位面积单位时间内的辐射能量。其单位为：瓦特/平方米(W/m2)。太阳辐射照度是定量描述和研究太阳光辐射的重要参量。

由于大气的存在，真正到达地球表面的太阳辐射能的大小要受许多因素的影响，包括太阳高度、大气质量、大气透明度、地理纬度、日照时间及海拔高度等。

由于太阳辐射照度较强，在大气窗口波段，一般设备无法拍摄其太阳红外辐射图像。因此现有技术中通常使用仿真等方式来计算太阳辐射照度。太阳表面温度5770K，针对某一红外波段对大气外太阳常数进行波段能量积分，从而获得该波段内相应的大气外太阳总辐射照度，利用大气传输软件计算太阳穿越大气层到达地面的大气透过率，进而获得地面接收到的某一波段的辐射照度。仿真方法计算的辐射照度仅供参考，能否与地面真实接收的辐射照度吻合还需要实测数据验证。因此，亟待提供一种大气吸收带太阳辐射照度的测量方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中缺乏有效地太阳辐射照度的测量方法的缺陷，提供一种大气吸收带太阳辐射照度的测量方法、装置和系统。

为了解决上述技术问题，本发明第一方面提供了一种大气吸收带太阳辐射照度的测量方法，该方法包括以下步骤：

S1、使用热像仪采集太阳红外辐射图像，其中热像仪的探测器口面前安装有大气吸收带波段的滤光片；

S2、根据采集的太阳红外辐射图像计算太阳像素的平均灰度值，并基于预先标定的红外热像仪标定曲线，计算目标区域平均辐射亮度；

S3、根据计算得到的目标区域平均辐射亮度及目标面积计算太阳辐射照度。

在根据本发明所述的大气吸收带太阳辐射照度的测量方法中，优选地，所述大气吸收带波段为2.7μm～2.95μm。

在根据本发明所述的大气吸收带太阳辐射照度的测量方法中，优选地，所述步骤S3通过以下公式计算太阳辐射照度：

F＝Ls*S*C；

其中F为太阳辐射照度，Ls为目标区域平均辐射亮度，S为目标面积，C为常数。

在根据本发明所述的大气吸收带太阳辐射照度的测量方法中，优选地，所述方法还包括通过以下公式计算测量不确定度：

其中，u_xi为各直接测得量x_i的测量不确定度，为被测量估计影响的传递系数。

在根据本发明所述的大气吸收带太阳辐射照度的测量方法中，优选地，所述方法还包括以下标定步骤：

将热像仪光路轴线对准黑体中心位置，调整热像仪与黑体之间的相对位置以及黑体温度，采集不同相对位置时不同黑体温度的红外图像；