К вопросу абсолютной точности радиометрических измерений

Среди технических средств дистанционного зондирования особое место занимают микроволновые радиометры [1]. Данные радиометрических исследований позволяют получать актуальную информацию о многих факторах окружающей среды [2]. Наряду с эффективными методами решения обратных задач, на достоверность полученных радиометрическими методами данных влияет инструментальная погрешность радиометров.
Использование радиометров характеризуются жесткими условиями эксплуатации, например, в составе бортовой аппаратуры спутников дистанционного зондирования Земли с негерметичной платформой. Особенности эксплуатации обуславливают высокие требования к стабильности радиометрических измерений.
Большая часть бортовых радиометрических систем [3,4] реализована по классическим схемам [5]. Изменение условий внешней среды оказывает влияние на дрейф собственной шумовой температуры и коэффициента передачи измерительного тракта радиометра. Применение классических радиометров в условиях натурной эксплуатации без использования систем управления изменениями параметров приемников затруднительно [6].
Новой схемной реализацией радиометрических систем, является модифицированная схема нулевых измерений. Нулевые радиометры, основанные на данной схеме, позволяют использовать радиометрические приемники без термостатирования, низкочастотная часть таких радиометров выполнена без применения операций синхронного детектирования, аналого-цифрового преобразования и усиления постоянного тока.
Для повышения чувствительности при сохранении долговременной стабильности и динамики результатов измерений в модифицированных нулевых радиометрах применена концепция многоприемниковости.
Данная концепция позволяет увеличивать чувствительность пропорционально корню квадратному из числа приемных каналов, тем самым снизить требования к антенной системе, упростить калибровку радиометра, повысить точность радиометрических измерений.
Использование четырех приемников в составе радиометрической системы позволяет достичь чувствительности идеального компенсационного радиометра [7].
Алгоритм функционирования многоприемникового нулевого радиометра позволяет сохранять работоспособность всей радиометрической системы при выходе из строя одного и более радиометрических приемников, что значительно повышает надежность системы в условиях орбитальной эксплуатации.
Заключение
Предложен метод схемной реализации, позволяющий повысить чувствительность, долговременную стабильность и надежность модифицированных нулевых микроволновых радиометров без применения термостабилизации радиометрических приемников.
Литература
1. Астафьева Н.М., Раев М.Д., Шарков Е.А. Портрет Земли из космоса. Глобальное радиотепловое поле // Природа. – 2006. – №9. – С.20–35.
2. Сёмин А.Г., Кузьмин А.В., Хапин Ю.Б. Использование резонансных линий 22.2, 183 и 325 ГГц для восстановления детальных вертикальных профилей водяного пара в тропической атмосфере // Исследование Земли из космоса. – 2013.– № 1.– С. 3.
3. Алексеев П.В. и др. Микроволновый сканирующий радиометр интегрального влажностного зондирования атмосферы (МИВЗА) // Исследование Земли из космоса. – 2003. – № 5. – С. 68-77.
4. Есепкина Н.А., Корольков Д.В., Парийский Ю.Н. Радиотелескопы и радиометры. – М.: Наука, 1973. – 415 с.
5. Filatov A.V., Ubaichin A.V. The dynamic properties of a digital radiometer system and its operating efficiency // Measurement Techniques. - 2012. - Т.54.- № 10.- С. 1-6.
6. Убайчин А.В. Оценка возможности определения тепловых аномалий по собственному электромагнитному излучению в непроводящих средах. // Доклады ТУСУР.– 2011. – № 2 (24), часть 1. – С.122–127.
7. Filatov A.V., Ubaichin A.V., Paraev D.E. A microwave four-channel null l-band radiometer // Instruments and Experimental Techniques. - 2012. - Т. 55. - № 1. - С. 59-64.