[发明专利]一种太阳辐射计视场角的检测方法

说明书

本发明提供了一种太阳辐射计视场角的检测方法，包括：架设太阳辐射计；使用GPS获取时间和太阳辐射计所处位置的经度数据、纬度数据、海拔高度数据；将经度数据、纬度数据、海拔高度数据、GPS获取的时间输入至太阳辐射计内；调节太阳辐射计对准太阳中心；使用太阳辐射计进行正交十字扫描观测，并存储观测信号数据，以获取太阳辐射计的转动角度与观测信号数据对应的曲线图；对观测信号数据进行数据质量控制；对观测信号数据进行处理，以获取太阳辐射计的视场角。本发明解决了现有技术中太阳辐射计视场角检测偏差较大的问题。

技术领域

本发明涉及光学仪器检测领域，具体涉及一种太阳辐射计视场角的检测方法。

背景技术

在光学仪器中，以光学仪器的探测器为顶点，以被测目标的物象可通过镜头的最大范围的两条边线所构成的夹角，称为视场角。视场角是光学仪器的一个基本参数，它不仅决定着仪器探测目标范围的能力，决定着探测目标的入瞳强度，还会直接影响光学仪器产品精度。因此视场角是光学仪器设计和观测的核心参数。

由于制作工艺及装配等误差，太阳辐射计实际的视场角与理想值存在差异，同时，太阳辐射计在测量太阳直射辐射和天空散射辐射时，获取信号值均为光学参量，由于光的散射、衍射效应、畸变等因素，导致测量计算值与设计值也存在一定偏差。而太阳辐射计视场角是传递定标的关键参数，其精度直接决定定标结果的精度。因此，为精确获得仪器定标结果，需获得仪器的视场角参数。

大气与环境光学学报中记录一种基于激光光源的太阳辐射计视场角测量方法研究，其采用的是矩阵扫描的原理为检测太阳辐射计视场角，具体的原理为太阳辐射计通过四象限仪对准太阳的中心位置，然后测量镜筒向左、向下分别移动1度，而后测量镜筒自下而上、自右而左进行矩阵扫描，其扫描区域为2度×2度的范围，共计441个观测信号数据值，具体如图 7所示。

仪器探测锥体拦截的球面积δ与半径r平方的比值，称为立体角Ω，其单位用球面度sr 表示。其矩阵扫描立体角的计算公式可表达为：

式(1)中，ΔA为太阳及其附近的一小块区域，E(0,0)是ΔA中心位置处的测量值，E(x,y) 是矩阵扫描区域坐标系任意一点(x,y)处的测量值。在进行矩阵扫描时，镜筒是自下而上，自左向右均以0.1°的步距进行扫描，由于这个步进距离特别小，可近似认为dxdy＝0.1X0.1。

根据式立体角和视场角关系，可获得太阳辐射计视场角FOV：

此方案存在的缺点为一组矩阵扫描时间约为5分钟，执行周期长。在5分钟内，由于受地球自转、大气和环境因素影响，太阳位置和强度已发生变化，虽然太阳位置可根据观测时间和经纬度进行部分校正，但辐射强度变化无法修正，最终导致计算结果出现偏差。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种太阳辐射计视场角的检测方法，以解决现有技术中太阳辐射计视场角检测偏差较大的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种太阳辐射计视场角的检测方法，包括：架设太阳辐射计；使用GPS获取时间和太阳辐射计所处位置的经度数据、纬度数据、海拔高度数据；将经度数据、纬度数据、海拔高度数据、GPS获取的时间输入至太阳辐射计内；调节太阳辐射计对准太阳中心；使用太阳辐射计进行正交十字扫描观测，并存储观测信号数据，以获取太阳辐射计的转动角度与观测信号数据对应的曲线图；对观测信号数据进行数据质量控制；对观测信号数据进行处理，以获取太阳辐射计的视场角。

进一步地，使用太阳辐射计进行正交十字扫描观测，包括：将太阳辐射计沿水平方向向左移动1度；以0.1度的步长自左向右进行转动扫描观测，至向右偏离太阳中心位置1度结束；再次调节太阳辐射计对准太阳中心；将太阳辐射计沿竖直方向向下移动1度；以0.1度的步长自下向上进行转动扫描观测，至向上偏离太阳中心位置1度结束。