FY-3卫星太阳辐照度监测仪星上测量校正因子的研究

　　太阳辐照度监测仪[1]是在卫星上测量太阳光的全电磁波长辐射照度的仪器。太阳辐照度是定量描述和研究太阳光辐射的重要参量。定义为:垂直于太阳光线的单位面积上接收到的来自太阳的全辐射通量(电磁辐射全波长)。太阳辐照度监测仪作为风云三号极轨道太阳同步气象卫星上的遥感仪器之一,它的主要任务是监测太阳辐照度的变化,为研究地球气侯和环境的变化提供精确的太阳辐射资料。

　　太阳辐照度监测仪的测量工作能否取得成功,准确校正是其中的一个关键性因素,校正工作做的越精确,太阳辐照度监测仪所测得的数据就越准确、越接近真值。在地面,用2000年在世界辐射中心举办的第九届国际日射强度计比对IPC-IX的SIAR-1[2,3]作为传递基准,把太阳辐照度监测仪的三台SIARs绝对辐射计分别与之进行比对,准确地测量出太阳辐照度监测仪的三台SIARs绝对辐射计相对WRR (世界辐射参考)的修正系数。太阳辐照度监测仪在卫星上测量太阳辐照度时,采用的是非跟踪太阳的方法来监测太阳辐照度,也就是在卫星运行过程中太阳扫过宽视场绝对辐射计的视场期间测量太阳辐照度。本文研究的是太阳辐照度监测仪在卫星上采用非跟踪太阳的测量方法下传数据的处理方案,给出了各项校正因子修正系数的计算公式。

　　1　太阳辐照度监测仪的工作原理

        太阳辐照度监测仪由三台太阳辐照绝对辐射计SIARs构成[1],三台SIARs绝对辐射计的视场角都为26. 6°。太阳辐照度监测仪三台绝对辐射计在xy平面内的光轴分别与卫星的x轴(卫星的飞行方向)成20°、23°、26°角,与卫星的-y轴成70°、67°、64°,结构如图1所示。

　　在空间,考虑到卫星减轻重量、降低功耗、提高可靠性等因素,我们采取非跟踪的变角测量方法,即太阳辐照度监测仪没有太阳跟踪系统,由三台太阳辐照绝对辐射计SIARs成一定角度安装,在太阳扫过其视场的过程中进行测量[4]。太阳光进入哪一台绝对辐射计的视场,哪一台绝对辐射计就自动进行测量。

　　太阳辐照绝对辐射计SIARs的结构如图2所示。

　　绝对辐射计是由两个制作工艺完全相同的锥腔背对背地放置,形成对称的双腔结构。前腔为工作腔(主腔),接收光辐射;后腔为参考腔,前后腔形成相互补偿,以抵消热沉温度漂移的影响。锥腔的内表面涂一层镜向反射黑体,在锥腔壁内双线无感绕制加热丝,锥腔开口处接有环形辐射状排列的铜-康铜热电堆温度传感器,环形温度传感器的外圆与热沉相接。在主腔前放了一个精密加工并且测准了面积的主光栏,主光栏和视场光栏之间有消杂光光栏,以减少杂散光进入腔内。快门的两个面镀一层高反射率膜,由步进电机带动。