一种枯枝落叶层透过率的测量装置及测量方法，涉及微波辐射特性测量领域，填补了枯枝落叶层透过率测量的空白。该测量装置包括蓄电池、微波辐射计、样品室、升降台、数据终端。微波辐射计的喇叭天线放置在样品室正下方，微波辐射计的喇叭天线口垂直向上放置。通过微波辐射计对样品室中的样品进行测量，获得样品的微波辐射亮温，从而通过计算获得样品的透过率；通过数据终端与微波辐射计进行数据通讯，实时记录微波辐射计的测量数据。本发明专利技术的测量装置和方法操作简单、计算容易，适用于多频段，同时能够实现测量的高精度和高效率，是测量不同厚度、不同含水量的枯枝落叶层透过率的有效方法。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及微波辐射特性测量
，具体涉及一种枯枝落叶层透过率的测量装置及测量方法。
技术介绍
地球上三分之一的陆地被森林覆盖，林下土壤水分和积雪参数是陆地与大气相互作用的关键参数，对气候变化具有一定的反馈作用。在自然森林区，尤其是落叶林区，土壤表面通常会覆盖着较厚的枯枝落叶层，它们不但会削弱土壤的辐射，还会将自身辐射叠加到森林生态系统总辐射中，从而降低辐射亮温观测值对土壤水分和积雪参数变化的敏感性，影响林下土壤水分和积雪参数的反演精度，因此定量研究枯枝落叶层对电磁波辐射的衰减作用非常重要，而衰减作用与透过率紧密相关，透过率测量与估算的准确程度影响着基于星载微波亮温林下土壤水分和积雪参数的反演精度。目前，尽管微波能够穿透森林，但是其枯枝落叶层会对林下目标信息的微波遥感探测造成干扰，使林下土壤水分和积雪参数的遥感反演精度较差，无法满足气候模式的需求。因此，充分认识和定量研究枯枝落叶层微波辐射传输特性，不但能够提高对复杂森林生态系统电磁波散射与辐射理论的认识，还将改善因对森林微波辐射传输机理解译不足而导致的林下目标信息识别精度不高的现状，为高精度探测林下土壤水分和积雪参数提供理论支持。目前关于枯枝落叶层透过率的研究还未见报道。
技术实现思路
为了填补枯枝落叶层透过率测量的空白，本专利技术提供一种枯枝落叶层透过率的测量装置及测量方法。本专利技术为解决技术问题所采用的技术方案如下：本专利技术的一种枯枝落叶层透过率的测量装置，包括：微波辐射计；与微波辐射计相连的蓄电池；与蓄电池相连的升降台；与微波辐射计和升降台相连的数据终端，通过数据终端控制升降台从而控制样品室中样品的高度，通过数据终端与微波辐射计进行数据通讯，实时记录微波辐射计的测量数据；安装在升降台上的样品室，所述微波辐射计的喇叭天线放置在样品室正下方，所述微波辐射计的喇叭天线口垂直向上放置。进一步的，所述蓄电池的型号为SAIL-6-QA-195，额定电压为12V。进一步的，所述微波辐射计包括喇叭天线和主机箱，其型号为JYR-L-01，频率为18.7GHz，波长为1.6cm，带宽为400M，主波束宽度为15°，灵敏度为0.15k。进一步的，所述样品室采用聚四氟乙烯材料制成。进一步的，所述数据终端采用计算机。本专利技术还提供了一种枯枝落叶层透过率的测量方法，包括以下步骤：步骤一、启动数据终端，通过数据终端给出控制指令，使微波辐射计测量大气下行的微波辐射亮温Tbatm↓和黑体的微波辐射亮温Tbb；步骤二、通过数据终端控制升降台从而调整样品室与微波辐射计的喇叭天线口之间的距离，使之满足远场条件，通过微波辐射计测量枯枝落叶层的微波辐射亮温Tb；步骤三、根据能量守恒定理，枯枝落叶层的微波辐射亮温Tb表示为：Tb＝t·Tbatm↓+e·T+r·Td (1)式(1)中：t、e和r分别表示枯枝落叶层的透过率、发射率和反射率，Tbatm↓表示大气下行的微波辐射亮温，T表示枯枝落叶层的物理温度，Td表示微波辐射计的噪声亮温，根据实际情况假设：Td＝Tbb＝T，由基尔霍夫定律可知：t+e+r＝1，因此，通过式(1)推导出枯枝落叶层的透过率t： t = T - T b T - Tb a t m ↓ - - - ( 2 ) ]]>进一步的，所述远场条件为：即：H＞2d2/λ，H表示微波辐射计的喇叭天线与样品室之间的距离，d为微波辐射计的喇叭天线口径，λ表示微波辐射计的接收波长，当d为8cm、λ为1.6cm时，H最小为80cm满足远场条件。本专利技术的有益效果是：本专利技术基于微波辐射传输机理，利用由蓄电池、微波辐射计、样品室、升降台和数据终端构成的一套测量装置，通过人为控制样品的状态，实现不同厚度、不同含水量条件下的枯枝落叶层微波辐射亮温测量，在此基础上，根据实测的枯枝落叶层温度和估算的大气下行微波辐射亮温，并结合大气辐射传输模型就能够计算出不同厚度、不同含水量条件下的枯枝落叶层透过率。本专利技术的测量方法是基于微波辐射传输机理实现的，具有操作过程简单、计算方法容易的优点，是测量不同厚度、不同含水量的枯枝落叶层透过率的有效方法。本专利技术的测量装置具有结构简单、操作简便、成本低的特点，同时能够实现测量的高精度和高效率。利用本专利技术的测量装置和测量方法能够实现枯枝落叶层微波辐射传输特性的定量研究。本专利技术的一种枯枝落叶层透过率的测量装置及测量方法适用于K波段、Ka波段和L波段。附图说明图1为本专利技术的一种枯枝落叶层透过率的测量装置的结构示意图。图2为采用本专利技术的一种枯枝落叶层透过率的测量方法测量大气下行的微波辐射亮温Tbatm↓的示意图。图3为采用本专利技术的一种枯枝落叶层透过率的测量方法测量黑体的微波辐射亮温Tbb的示意图。图4为采用本专利技术的一种枯枝落叶层透过率的测量方法测量枯枝落叶层的微波辐射亮温Tb的示意图。图5为大气下行的微波辐射亮温曲线。图6为采用本专利技术的一种枯枝落叶层透过率的测量方法实测杨树林枯枝落叶层在不同厚度、不同含水量条件下的透过率。图中：1、蓄电池，2、微波辐射计，3、样品室，4、升降台，5、数据终端。具体实施方式以下结合附图对本专利技术作进一步详细说明。如图1所示，本专利技术的一种枯枝落叶层透过率的测量装置，主要包括：蓄电池1、微波辐射计2、样品室3、升降台4、数据终端5。蓄电池1分别与微波辐射计2和升降台4相连，蓄电池1作为微波辐射计2和升降台4的电源，用于给微波辐射计2和升降台4供电；样品室3安装在升降台4上，通过升降台4控制样品室3的高度，从而控制样品室3中样品的高度；微波辐射计2的喇叭天线放置在样品室3正下方，微波辐射计2的喇叭天线口垂直向上放置，通过微波辐射计2对样品室3中的样品进行测量，获得样品的微波辐射亮温，从而通过计算获得样品的透过率；数据终端5分别与微波辐射计2和升降台4相连，通过数据终端5控制升降台4从而控制样品室3中样品的高度，另一方面，数据终端5与微波辐射计2进行数据通讯，实时记录微波辐射计2的测量数据。本实施方式中，蓄电池1的型号为SAIL-6-QA-195，额定电压为12V。本实施方式中，微波辐射计2的型号为JYR-L-01，频率为18.7GHz，波长为1.6cm，带宽为400M，主波束宽度为15°，灵敏度为0.15k。本实施方式中，样品室3采用聚四氟乙烯材料制成，对微波几乎无影响。本实施方式中，升降台4负载为50kg。本实施方式中，数据终端5可以采用计算机。本专利技术的一种枯枝落叶层透过率的测量方法，是基于上述的枯枝落叶层透过率的测量装置实现的，其具体过程如下：步骤一、按照图1所示，安装好本专利技术的枯枝落叶层透过率的测量装置。步骤二、利用罗盘将升降台4和样品室3调整水平，同时保证微波辐射计2的喇叭天线口垂直向上。步骤三、接通微波辐射计2的电源，开始微波本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种枯枝落叶层透过率的测量装置，其特征在于，包括：微波辐射计(2)；与微波辐射计(2)相连的蓄电池(1)；与蓄电池(1)相连的升降台(4)；与微波辐射计(2)和升降台(4)相连的数据终端(5)，通过数据终端(5)控制升降台(4)从而控制样品室(3)中样品的高度，通过数据终端(5)与微波辐射计(2)进行数据通讯，实时记录微波辐射计(2)的测量数据；安装在升降台(4)上的样品室(3)，所述微波辐射计(2)的喇叭天线放置在样品室(3)正下方，所述微波辐射计(2)的喇叭天线口垂直向上放置。
【技术特征摘要】
1.一种枯枝落叶层透过率的测量装置，其特征在于，包括：微波辐射计(2)；与微波辐射计(2)相连的蓄电池(1)；与蓄电池(1)相连的升降台(4)；与微波辐射计(2)和升降台(4)相连的数据终端(5)，通过数据终端(5)控制升降台(4)从而控制样品室(3)中样品的高度，通过数据终端(5)与微波辐射计(2)进行数据通讯，实时记录微波辐射计(2)的测量数据；安装在升降台(4)上的样品室(3)，所述微波辐射计(2)的喇叭天线放置在样品室(3)正下方，所述微波辐射计(2)的喇叭天线口垂直向上放置。2.根据权利要求1所述的一种枯枝落叶层透过率的测量装置，其特征在于，所述蓄电池(1)的型号为SAIL-6-QA-195，额定电压为12V。3.根据权利要求1所述的一种枯枝落叶层透过率的测量装置，其特征在于，所述微波辐射计(2)包括喇叭天线和主机箱，其型号为JYR-L-01，频率为18.7GHz，波长为1.6cm，带宽为400M，主波束宽度为15°，灵敏度为0.15k。4.根据权利要求1所述的一种枯枝落叶层透过率的测量装置，其特征在于，所述样品室(3)采用聚四氟乙烯材料制成，对微波辐射的影响几乎为0，可以用作承载样品的装置。5.根据权利要求1所述的一种枯枝落叶层透过率的测量装置，其特征在于，所述数据终端(5)采用计算机。6.权利要求1所述的一种枯枝落叶层透过率的测量装置的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、启动数据终端(5)，通过数据终端(5)给出控制指令，使微波辐射计(2)测量大气下行的微波辐射亮温Tbatm↓和黑体的微波辐射亮温Tbb；步骤二、...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨建卫，李晓峰，赵凯，郑兴明，
申请(专利权)人：中国科学院东北地理与农业生态研究所，
类型：发明
国别省市：吉林;22
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