[实用新型]一种红外全天空成像设备及成像系统

说明书

本实用新型公开了一种红外全天空成像设备，包括：壳体；红外鱼眼镜头，用于获取全天空的图像，其设于所述壳体的顶部；红外成像单元，用于采集图像，其位于所述壳体内部，并沿纵向光路设于所述红外鱼眼镜头的下方；红外成像单元保护装置，用于保护所述红外成像单元，其设于所述红外鱼眼镜头中或者设于所述红外鱼眼镜头与红外成像单元之间。该成像设备不仅可以24小时不间断自动观测全天空的云量分布，而且，完成一次观测所用时间较短，图像视场角可达到180°，能够实现全天空图像的采集，从而显著提高观测的准确性。

技术领域

本实用新型涉及气象观测设备技术领域，尤其涉及用于观测全天空云量分布的红外全天空成像设备。本实用新型还涉及设有所述红外全天空成像设备的红外全天空成像系统。

背景技术

全天空成像观测技术的研究有近百年的历史，目前应用较多的为可见光全天空成像系统，如美国ARM计划中选用的WSI和TSI系统，另外还有新西兰的HIS系统和日本的ASIS系统。

可见光全天空成像系统解决了白天对全天空的观测，但其在夜间无法工作，无法实现24小时不间断工作，为了解决这一问题，便出现了红外全天空成像系统。

当前市场上的红外全天空成像系统，有的是采用点阵扫描的方式，使用红外亮温仪通过一个旋转平台进行圆周扫描，进而拼接出全天空红外辐射亮温分布图，进一步通过云与大气的不同亮温分布来获得云图。此种方式的缺点是扫描一次需要5分钟的时间，无法进行加密观测，并且天空的云是不断变化的，根据扫描拼接出的图同天空的实际情况会出现一定的偏差，导致计算出的云量出现较大的误差。

另外，还有部分红外成像系统使用广角或超广角镜头，其拍摄的图像视场角小于180°，无法实现全天空图像的采集，影响观测的准确性。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种红外全天空成像设备。该成像设备不仅可以24小时不间断自动观测全天空的云量分布，而且，完成一次观测所用时间较短，图像视场角可达到180°，能够实现全天空图像的采集，从而显著提高观测的准确性。

为实现上述目的，本实用新型提供一种红外全天空成像设备，包括：

壳体；

红外鱼眼镜头，用于获取全天空的图像，其设于所述壳体的顶部；

红外成像单元，用于采集图像，其位于所述壳体内部，并沿纵向光路设于所述红外鱼眼镜头的下方；

红外成像单元保护装置，用于保护所述红外成像单元，其设于所述红外鱼眼镜头中或者设于所述红外鱼眼镜头与红外成像单元之间。

优选地，所述红外鱼眼镜头由物方至像方依次包括同轴的第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜；所述第一透镜为凸面朝向物方的负透镜，其朝向物方一侧为球面；所述第二透镜为非球面负透镜；所述第三透镜为凸面朝向像方的正透镜，其朝向像方的一侧为非球面；所述第四透镜为凹面朝向像方的正透镜。

优选地，所述第一透镜的材料为锗，其球形面镀类金刚石硬膜，内表面镀增透膜；所述第二透镜的材料为锗，其表面镀增透膜；所述第三透镜的材料为锗，其表面镀增透膜；所述第四透镜的材料为锗，其表面镀增透膜。

优选地，所述红外成像单元保护装置位于所述第二透镜与第三透镜之间，与透镜同轴心。

优选地，所述红外成像单元保护装置包括外壳、扇形叶片、磁性线圈和驱动装置，多个所述扇形叶片由所述驱动装置进行驱动；在第一状态下，所述磁性线圈加载正向电流，所述磁性线圈通过所述驱动装置打开所述扇形叶片，所述扇形叶片隐藏在外壳中，以导通纵向光路；在第二状态下，所述磁性线圈加载反向电流，所述磁性线圈通过所述驱动装置闭合所述扇形叶片，以切断纵向光路；所述磁性线圈断电后，所述扇形叶片保持打开或闭合。

优选地，所述红外成像单元为非制冷成像探测器，其分辨率为640*480，像元大小为17μm，光谱范围为8～14μm。