SIAR绝对辐射计及其在卫星上太阳辐射测量

《SIAR绝对辐射计及其在卫星上太阳辐射测量》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、SIAR绝对辐射计及其在卫星上太阳辐射测量方伟王玉鹏弓成虎杨东军叶新禹秉熙(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室，长春130033)摘要：SIAR绝对辐射计同世界辐射标准组（WSG）仪器进行了多年的连续比对考核，稳定性良好，不确定度在0.2％以内，获得了相对于世界辐射基准WRR的修正系数。神舟三号飞船太阳常数监测器应用SIARs系列绝对辐射计进行了半年的在轨测量，与同期国外星上测量数据在0.2％以内吻合。风云三号卫星太阳辐照度监测仪也采用该系列绝对辐射计，采用非跟踪方式进行为期三年的在轨测量。关键词：SIAR绝

2、对辐射计，太阳辐照度，神舟三号飞船，风云三号气象卫星1引言太阳是地球最重要的外部能源，是地球天气过程和气候演变的主要驱动力。一个世纪百分之零点几的太阳辐照度变化对气候变化是一个很重要的因素。因此，高精度、不间断地太阳辐射监测将有助于理解太阳的物理过程及其发光度的变化，最终能够预测太阳驱动的气候[1]变化。基于大气层外太阳辐射观测已经有了二十多年的连续记录，从1978年美国的雨云7号[2]（NIMBUS-7）开始，此后的20多年间，欧美国家发射了一系列的卫星平台携带各种不同的仪器，进行了连续、重叠的太阳辐射测量。主要包括：NIMBUS/

3、ERB（1978-1993）、[3][4][5]SMM/ACRIMⅠ（1980-1989）、ERBS/ERBE（1984-2003）、UARS/ACRIMⅡ[6][7][8]（1991-2001）、SOHO/VIRGO（1996-）、ACRIMSat/ACRIMⅢ（1999-）、SORCE/TIM（2003-）、PICARD/PMO6＆SOVAP（2008-）、Glory/TIM（2008-）、NPOESS/TIM（2013-）。可以看出，从1978年首次实现大气层外测量始，太阳辐射监测活动从未停止过，而且在任何时间都保证至少两个以上

4、卫星/仪器在同时工作。因为测量采用了不同类型的仪器、操作模式和数据处理方法，为了便于数据比对，需要确定统一的度量衡，即建立空间辐射参考基准，早在1905年建立了所谓的“Angstromscale”,后来发现很不成功，于是在1980年通过对放置在世界辐射中心（WRC）的5种不同类型的国家自然科学基金资助，项目编号：40675083作者简介：方伟（1965-），女，理学博士，中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，主任设计师，研究员，主要从事绝对辐射测量技术、航天光学遥感仪器等方面研究。E-mail:fangw@ciomp.ac.cn28

5、5绝对辐射计的比对测量，建立了世界辐射参考基准（WRR），后来，Crommelynck等人根[9]据1992年和93年间各种不同仪器同时在轨测量数据定义了空间绝对辐射参考基准（SAAR），然而由于当时连续几年的测量都发生在第22个太阳周期活动减弱的阶段，理想的辐射参考应该在相同的太阳活动情况下，通过各种仪器的辐射测量比对来建立。[10]为了研究长期变化趋势，将各仪器获得的数据进行了合成，得到合成的TSI数据，合成结果表明，在11年的太阳周期内，太阳辐照度变化了0.1％，在太阳活动频繁的短期时段，变化达到0.3％。为了研究太阳辐射微小变

6、化及其规律，需要各种高精度和稳定性的测量仪器同时进行连续重叠监测。长春光机所从1960年代开始进行绝对辐射测量工作，研制出平面型绝对辐射计，1990年代研制出腔型绝对辐射计，在地面和气球上进行了太阳辐照度的绝对测量。并开发出由三[11]台绝对辐射计组成的太阳常数监测器，在神州三号飞船轨道舱上测得了太阳辐照度数据，[12]风云三号气象卫星太阳辐照度监测仪也由三台相同的SIAR绝对辐射计组成，将实现三年的在轨测量。2太阳辐照绝对辐射计（SIARs）2.1SIAR绝对辐射计结构原理绝对辐射计可不依赖于任何辐射标准而直接确定辐射标度。它是热电

7、型探测器，通常是腔型黑体接收器。在绝对辐射计接收辐射的器件上设置了电加热丝，并使接收器件上辐射照射下和电加热下的热效应情况等效。用电功率再现的方法自定标辐射标度，所以这种绝对辐射计也称为电校准辐射计。绝对辐射计的辐射标度溯源于国际单位制(SI)七个基本单位的电流基准。它广泛应用于各种光辐射的绝对测量上，太阳辐射测量也是这种形式的绝对辐射计。SIAR绝对辐射计在结构上有两点改进：（1）把电加热导线埋入锥腔壁，使电功率无其它耗散地全部加热锥腔，使辐射与电功率加热几乎完全等效；（2）用无源热电温度传感器代替有源电阻温度传感器，减少了热抖动。

8、这两点改进提高了绝对精度和稳定性，不确定度达到0.2％。绝对辐射计结构见图1所示，是由两个制作工艺完全相同的锥腔背对背放置，形成对称双腔结构，前腔为工作腔（主腔），接收光辐射，后腔为参考腔，前后腔相互补偿，以抵消热沉温漂