阅读说明：本技术 一种不同物理温度下室内目标的毫米波发射率测量方法 (Method for measuring millimeter wave emissivity of indoor target at different physical temperatures ) 是由 胡飞 苏金龙 胡演 于 2019-09-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种不同物理温度下室内目标的毫米波发射率测量方法,包括将待测目标和黑体目标设置于同一室温下,使得所述待测目标和所述黑体目标的物理温度相同；构建不同亮温的室内均匀辐射环境,依次将金属目标、待测目标和黑体目标置于其中；利用辐射计分别对同一位置的金属目标、待测目标、黑体目标进行测量,得到第一电压、第二电压和第三电压；利用第一电压、第二电压和第三电压进行差值分析,得到待测目标的发射率。本发明通过对待测目标加热至指定温度,并使黑体目标也保持在相同温度下进行测量获取目标在不同物理温度下的发射率,不受外部环境的限制。(The invention discloses a method for measuring millimeter wave emissivity of an indoor target at different physical temperatures, which comprises the steps of arranging a target to be measured and a blackbody target at the same room temperature, so that the physical temperatures of the target to be measured and the blackbody target are the same; constructing indoor uniform radiation environments with different brightness temperatures, and sequentially placing a metal target, a target to be detected and a black body target in the indoor uniform radiation environments; respectively measuring a metal target, a target to be measured and a black body target at the same position by using a radiometer to obtain a first voltage, a second voltage and a third voltage; and performing difference value analysis by using the first voltage, the second voltage and the third voltage to obtain the emissivity of the target to be measured. The target to be measured is heated to the specified temperature, and the black body target is also kept at the same temperature to be measured to obtain the emissivity of the target at different physical temperatures, so that the method is not limited by the external environment.)

一种不同物理温度下室内目标的毫米波发射率测量方法

技术领域

本发明属于无源微波遥感与探测技术领域，更具体地，涉及一种不同物理温度下室内目标的毫米波发射率测量方法。

背景技术

一切自然和人造物质在物理温度高于绝对零度时都会以电磁波的形式自发地向空间辐射电磁能量，毫米波辐射计通过接收这种电磁信号来实现对目标的遥感与探测，这种技术通常被称为无源毫米波辐射测量技术。毫米波辐射测量具有全天时、准全天候工作、隐蔽性和良好的穿透性等优点，因此已应用到诸如大气遥感、海洋监测、土壤和植被遥感、农业检测、安检等领域。

毫米波辐射计通过天线接收感兴趣场景的毫米波辐射，通过输出电压的值的大小来对应其辐射强度，进一步，通过定标过程，再将辐射计的输出电压转化为辐射亮温，实现毫米波辐射测量。影响场景中物质的自发毫米波辐射的因素是多方面的，物质的属性、结构和尺寸等均影响其自发辐射出来的电磁波状态。这些因素的差异导致辐射电磁波的差异，在毫米波辐射亮温中显现出来，从而实现对感兴趣目标的检测与识别。

对于被测物体信息的获取是当前研究的热点也是难点。发射率是反应物质毫米波辐射特性的基本参数，也是分辨材料属类的关键参数，通过对发射率的测量可以准确判断该物质的毫米波辐射能力。

目前，通常在室外通过直接或间接的方式对目标亮温、环境亮温、目标物理温度进行测量，结合以上结果进行发射率计算。但是，这类方法无法在雨天进行发射率的测量。中国专利申请《一种基于辐射计输出电压的目标发射率的测量方法》(申请号：201810472195.8，申请日：2018.05.16)要求测量过程中，待测目标和黑体目标的物理温度一致，但是在太阳曝晒下，待测目标和黑体目标的物理温度很难达到一致。综上所述，室外天气状况复杂多变，时常不适宜进行发射率测量。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种不同物理温度下室内目标的毫米波发射率测量方法，旨在解决室外目标发射率测量中环境不可控的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种不同物理温度下室内目标的毫米波发射率测量方法，包括以下步骤：

(1)将待测目标和黑体目标设置于同一室温T₁下，使得所述待测目标和所述黑体目标的物理温度相同；

(2)构建亮温为T₂的室内均匀辐射环境，依次将金属目标、待测目标和黑体目标置于其中；

(3)利用辐射计分别对同一位置的金属目标、待测目标、黑体目标进行测量，得到第一电压、第二电压和第三电压；

(4)利用第一电压、第二电压和第三电压进行差值分析，得到待测目标的发射率。

进一步地，步骤(2)的具体实现方式为：

在室内均匀辐射环境中辐射计能够观测得到的方向铺满吸波材料，并对吸波材料进行温度控制。

进一步地，步骤(4)的具体实现方式为：

将第二电压减去第一电压得到第一差值，将第三电压减去第一电压得到第二差值，将第一差值除以第二差值得到待测目标的发射率。

进一步地，辐射计的主波束完全投射在金属目标、待测目标或者黑体目标上。

进一步地，金属目标、待测目标、黑体目标具有相同的形状和尺寸，且三者在同一位置，具有相同的表面法向量。

进一步地，室内均匀辐射环境亮温与黑体目标的物理温度不同，T₂≠T₁。

进一步地，辐射计的天线与待测目标的夹角为待测目标平面的法向量与辐射计的天线口面的法向量的反向之间的夹角，当辐射计的天线与待测目标的夹角改变时，得到待测目标在不同角度下的发射率。

通过本发明所构思的以上技术方案，与现有技术相比，能够取得以下有益效果：

1、本发明提供的发射率测量方法通过对待测目标加热至指定温度，并使黑体目标也保持在相同温度下，然后在不同室温的室内均匀辐射环境中进行测量能够获取目标在不同物理温度下的发射率；

2、本发明提供的发射率测量方法能够在室内进行测量，不受天气状况的限制，能够适应更多极限环境。

附图说明

图1是本发明提供的不同物理温度下室内目标的毫米波发射率测量方法方法的流程示意图；

图2是本发明提供的室内均匀辐射环境的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间不构成冲突就可以相互组合。

发射率是反应物质毫米波辐射特性的基本参数，也是分辨材料属类的关键参数，通过对发射率的测量可以准确判断该物质的微波/毫米波辐射能力。

本发明提供了一种不同物理温度下室内目标的毫米波发射率测量方法，如图1所示，包括以下步骤：

(1)将待测目标和黑体目标设置于同一室温T₁下，使得所述待测目标和所述黑体目标的物理温度相同，本实施例中T₁＝295K；

(2)构建亮温为T₂的室内均匀辐射环境，将金属目标、待测目标和黑体目标置于其中，本实施例中T₂＝350K；

(3)利用辐射计分别对同一位置的金属目标、待测目标、黑体目标进行测量，得到第一电压V₁、第二电压V₂和第三电压V₃；

(4)利用第一电压V₁、第二电压V₂和第三电压V₃进行差值分析，得到待测目标的发射率。具体为：

将第二电压V₂减去第一电压V₁得到第一差值，将第三电压V₃减去第一电压V₁得到第二差值，将第一差值除以第二差值得到待测目标的发射率e，公式表示为：

e＝(V₂-V₁)/(V₃-V₁)

在本实施例中，入射角为45°，辐射计天线极化方式为垂直极化，利用辐射计进行测量，得到第一电压4.7V、第二电压4.1V和第三电压3.9V，得到待测目标在物理温度295K时的入射角45°下的垂直极化发射率e＝(4.1-4.7)/(3.9-4.7)＝0.75。

具体地，如图2所示，步骤(2)的具体实现方式为：

在待测目标的左侧面、右侧面、上面和背面铺满吸波材料，吸波材料外用泡沫保温，通过加热片对吸波材料进行加热，控制其物理温度为350K。

具体地，辐射计的主波束完全投射在金属目标、待测目标或者黑体目标上，金属目标、待测目标、黑体目标具有相同的形状和尺寸，且三者在同一位置，具有相同的表面法向量。

具体地，辐射计的天线与待测目标的夹角为待测目标所在面的法向量与辐射计的天线所在面的法向量之间的夹角，当辐射计的天线与待测目标的夹角改变时，得到待测目标在不同角度下的发射率。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。