第二章 被动微波辐射计

微波辐射计的设计原理与应用微波辐射计是一种用于测量微波辐射强度的仪器，其设计原理基于微波辐射的电磁波特性。

微波辐射计广泛应用于气象、通信、雷达、卫星通信等领域，用于测量和监测微波辐射强度，为相关领域的研究和应用提供关键数据。

微波辐射计的设计原理主要基于微波辐射的特性和电磁波的测量原理。

微波辐射是一种电磁波，具有特定的频率范围和波长。

微波辐射计通过接收微波辐射，将其转化为电信号进行测量和分析。

微波辐射计通常由天线、接收机、信号处理器和显示器等组件组成。

天线用于接收微波辐射，并将其转化为电信号。

接收机接收天线传输的电信号，并对信号进行放大和处理。

信号处理器用于进一步处理和分析信号，提取出所需的微波辐射强度数据。

显示器用于显示测量结果。

微波辐射计的应用非常广泛。

在气象领域，微波辐射计用于测量大气中的微波辐射强度，以了解大气中的水汽含量、云层特性等，对天气预报和气候研究具有重要意义。

在通信领域，微波辐射计用于测量和监测无线电通信中的微波辐射强度，以保证通信质量和安全性。

在雷达领域，微波辐射计用于测量和监测雷达系统中的微波辐射强度，提供数据支持和性能评估。

在卫星通信领域，微波辐射计用于测量和监测卫星通信中的微波辐射强度，以保证卫星通信质量和稳定性。

值得注意的是，微波辐射计的设计和应用需要考虑多种因素。

首先，天线的选择和设计对于微波辐射的接收至关重要，不同频率和波长的微波辐射可能需要不同类型的天线。

其次，接收机和信号处理器的性能和精度直接影响测量结果的准确性和可靠性。

此外，环境因素如温度、湿度、干扰等也会对测量结果产生影响，因此需要进行相应的校准和补偿。

微波辐射计是一种用于测量微波辐射强度的仪器，其设计原理基于微波辐射的电磁波特性。

微波辐射计广泛应用于气象、通信、雷达、卫星通信等领域，用于测量和监测微波辐射强度，为相关领域的研究和应用提供关键数据。

微波辐射计的设计和应用需要考虑多种因素，包括天线选择、接收机性能、环境校准等。

微波辐射计工作原理介绍微波辐射计微波辐射计是一种测量微波辐射的设备。

它的工作原理是基于微波辐射与物质相互作用的规律。

微波辐射计广泛应用于气象、海洋、环境等领域，以及工业应用中的电磁辐射检测、安防等场合。

本文将从工作原理的分类入手，为您详细解释微波辐射计的工作原理。

根据微波辐射计的测量类型，可以把其工作原理分为：微波辐射亮度温度计、微波辐射探测器和微波辐射 GPM(DPR)。

一、微波辐射亮度温度计的工作原理微波辐射亮度温度计是一种用于测量地表和大气中的微波辐射温度的设备。

其工作原理是通过接收地表或大气中的微波辐射，然后将微波辐射转换成电信号进行测量。

微波辐射亮度温度计通常包括一个天线、一个前置放大器、一个减少剪切带影响的滤波器、一个线性功率放大器和一个检波器。

在工作流程中，微波辐射亮度温度计首先通过一组天线接收微波辐射，并转化为电信号，然后通过一个前置放大器增强信号的强度，进一步将信号经过滤波器进行去除杂音处理。

接下来，经过线性功率放大器处理后，信号将被检测器检测并解析成相应的辐射亮度温度。

最后，温度信息将根据用户需要，被传输到记录设备或显示屏上进行分析或打印。

二、微波辐射探测器的工作原理微波辐射探测器是一种用于检测微波辐射的设备。

它的工作原理是通过微波辐射发射器的发送信号，经过反射后被接收到探测器上，并转换为电信号进行分析，进而计算出与微波辐射相关的信息。

微波辐射探测器的工作流程是通过微波辐射发射器向目标发出一定频率的微波辐射。

发射器发出的微波辐射将被反射回来，然后被接收器接收，转换为电信号，并经过数字信号处理后，将被解码并显示微波辐射的相关信息，如目标的距离、轮廓、速度和角度等。

三、微波辐射 GPM(DPR)的工作原理微波辐射 GPM(DPR)是一种测量降雨的设备，可以通过微波辐射的反射来分析降雨的强度、空间分布和降雨面积等。

其工作原理是通过发送微波辐射信号，利用目标的反射回波信息，观测微波辐射信号的反演过程，并通过计算反演回波的形成参数，进而分析大气中的水含量和降雨的强度。

遥感原理知识点梳理第一章绪论1.遥感于1960年由美国地理学家pruitt普鲁伊特提出2.广义遥感（梅安新教授提出）：一切无接触远距离探测（实际工作中，只有电磁波探测属于遥感范畴）（电磁波是遥感技术的基础）3.狭义遥感（电磁波遥感）：从不同高度平台，使用各种传感器接收来自地球表层的电磁波信息（数据采集）并进行加工处理（数据处理分析），从而对不同地物进行远距离探测与识别（处理结果应用）的技术。

4.遥感平台：地面，航空，航天5.传感器：接收、记录物体反射或发射的电磁波特征的仪器。

6.遥感技术系统：从地面到空中乃至空间，从信息采集、存储、处理到判读分析与运用的完整技术体系。

可以分为：（1）空间信息采集系统-采集遥感信息（2）地面接收与预处理系统-接收、处理（必要的辐射与几何校正）与分发遥感数据（针对星载传感器建立地面接收系统）（3）地面实况调查系统（遥感技术系统的基础）：获取遥感信息之前：通过测定地物反射光谱确定所需传感器类型与波段获取遥感信息的同时：采集地表，大气等有关参数（遥感信息处理运用的辅助）遥感数据处理结果的检验（4）信息分析与运用系统，主要包括：遥感信息的选择技术、遥感信息的处理技术、专题信息提取技术、参数量算与反演技术、制图技术7.遥感分类：按工作平台：地面，航空，航天、（航宇）按探测电磁波工作波段：紫外，可见光，近红外，热红外，微波，多波段等按应用目的（探测目标）：大气，极地，海洋，陆地，外层空间等按资料的记录方式：成像，非成像按传感器工作方式：主动（主动发射与接收电磁波），被动（被动接收电磁波（可见光，近红外，热红外））8.遥感的特点：（1）宏观性与同步性（2）时效性与动态性（3）多波段性（4）综合性与可比性（5）经济性（6）局限性（误差，用途等）9.传感器：扫描仪，摄影机，摄像仪，雷达，高度计，微波辐射计，扫描仪等10.1957年苏联成功发射第一颗人造卫星（斯普特尼克一号）1970年我国发射东方红一号第二章电磁辐射与地物波谱特征2.1电磁波与电磁波谱1.电磁波（横波）：由变化的电场和变化的磁场交替产生，以有限的速度由近及远在空间中传播。

微波辐射计的工作原理
首先，微波辐射计的接收器用于接收周围的微波辐射。

接收器通常由
一根长天线构成，它可以接收到从周围物体辐射出来的微波辐射。

微波辐
射的频率通常在1到300GHz之间。

接下来，接收器将接收到的微波辐射转化为电信号。

这是通过将微波
辐射能量转化为电磁能量来实现的。

特别是，微波辐射的电磁波与接收器
内的电磁场相互作用，从而在接收器内部产生感应电流。

这个感应电流被
传输到接收器后面的探测器。

然后，通过放大器对感应电流进行放大。

由于微波辐射的信号较弱，
所以需要使用放大器将信号放大到可测量的范围。

放大器通常由一个或多
个晶体管组成，它们可以增加信号的幅度。

最后，微波辐射计的探测器进行测量。

探测器用于测量放大后的电信
号的强度和频率。

探测器通常由一个或多个传感器组成，它们可以测量电
信号的强度和频率，并将这些数据转化为可读的数字或图形。

除了这些基本的工作原理之外，微波辐射计还可能包括其他组件和功能，如滤波器、校正器、电源等。

滤波器可以用于过滤掉非微波辐射的噪声。

校正器可以用于校正仪器的测量误差。

电源则为微波辐射计提供所需
的电能。

总之，微波辐射计的工作原理主要包括接收微波辐射、转化为电信号、放大和测量等步骤。

通过这个过程，微波辐射计可以精确地测量和检测周
围的微波辐射能量，以实现对微波辐射的监测和分析。

地基多频段微波辐射计使用手册（HSMR）目录1．产品简介 (1)2.接收机的原理与设计 (4)3. 操作步骤和软件使用 (6)3.1 软件功能 (6)3.2 单极化微波辐射计控制软件 (7)3.2 S波段双极化微波辐射计控制程序 (9)3.3 L波段双极化微波辐射计控制程序 (10)4．微波辐射计的定标 (12)5. 微波辐射计电缆连接标识 (13)6.微波辐射计安装与使用注意事项 (14)6.1 接收机安装与电缆连接 (14)6.2 数据采集器与电源的安装 (14)6.3 系统接地要求 (14)7. 探测环境条件要求 (15)7.1探测环境条件的要求 (15)7.2探测场地的要求 (15)7.3工作室要求及设备安置 (16)8. 常见故障分析 (16)1．产品简介微波辐射计是宽频带、高增益、高灵敏度的被动微波遥感仪器，能够在很强的背景噪声中提取微弱的信号变化量。

通过接收被测目标自身的微波辐射获取相应的物理特性，经过有效的数据反演进行定量分析。

本套产品的微波辐射计主要包括7个频率的仪器，在微波频率划分上分别是L、S、C、X、Ku、K和Ka，具体设计对应频率为1.4GHz，2.65GHz，6.6GHz，10.65GHz，13.9GHz，18.7GHz，37GHz。

其中1.4GHz和2.65GHz为双极化天线，6.6GHz，10.65GHz，13.9GHz，18.7GHz，37GHz为喇叭天线，可以旋转机身转换极化测量，以求对岩石加载过程中微波多个频率点有深入细致的了解。

单极化接收各波段微波辐射计的原理框图如图1所示。

图1 微波辐射计接收通道原理框图双极化微波辐射计利用双极化接收天线同时接收目标的微波辐射信息，由线性极化分离器分别获取水平极化和垂直极化信息，经两路接收通道进行处理。

数字控制单元完成射频开关的控制，并将测量得到的原始数据通过串行通讯送到主计算机。

L、S波段属于微波遥感应用频率的低端，极易受到其它电磁辐射源的影响，因此需要在通道中增加高精度滤波器。

第二章被动微波遥感原理及微波辐射计1.黑体热辐射的Planck定律Rayleigh－Jeans定律a)Planck定律，Rayleigh－Jeans定律b)亮温，视温2.微波辐射计系统a)天线系统，天线温度b)热噪声，噪声温度，噪声系数c)理想微波辐射计，迪克型辐射计d)微波辐射计空间分辨率，微波辐射计成像，不确定性原理3.微波辐射计的遥感应用a)微波辐射测量模型，极化效应，观测角效应，大气效应，表面粗糙度效应b)土壤湿度，海温，海面盐度，冰雪辐射测量基础()521,exp 1hc B T hc kT λλλ=⎛⎞−⎜⎟⎝⎠前面的是以波长为自变量以频率为自变量二者如何转换？Stefan －Boltzmann 定律400f B B d B df T λλσ∞∞===∫∫Wien位移定律）对应的频率最大辐射（Bf最大辐射（B）对应的波长λ换算回频率二者不同！微波辐射计部分微波辐射计：MSR：Microwave Scanning Radiometer，MOS－1，2波段Dicke辐射计。

AMSR：Advanced Microwave Scanning Radiometer，ADEOS－II上，6波段，4极化，5-60KM，NE d T:0.3K, 精度：1K。

SSMR，Scanning Multi-channel Microwave Radiometer, Nimbus-7,AIMR, Airborne Imaging Microwave Radiometer, JPLSSM/I, Special Sensor Microwave/Imager, DMSP, 4波段，分辨率15－45KM地物的发射率（或叫比辐射率）实际地物不是黑体，与电磁波作用存在吸收、反射和透射Kirchhoff定律，在热平衡状态下，不透明物体，吸收率等于发射率1.能量守恒定律，吸收率＋反射率＋透过率＝12.一般不透明物体（半无限），透过率＝0，结合1，有发射率＝吸收率＝1－反射率4.反射率与地表粗糙度有关。

微波遥感复习第⼀章微波遥感基础1、微波遥感的概念及分类微波遥感是利⽤某种传感器接收地⾯各种地物反射或散射的微波信号，藉以识别、分析地物，提取所需的信息。

主要分为主动微波遥感和被动微波遥感，被动微波遥感包括微波成像仪和微波探测仪；主动微波遥感包括雷达⾼度计、雷达散射计和成像雷达。

2、微波遥感的优越性（1）微波能穿透云雾、⾬雪，具有全天候、全天时的⼯作能⼒，优于可见光和红外波段的探测能⼒（2）微波对地物有⼀定的穿透能⼒，对地物的穿透深度因波长和物质的不同⽽有很⼤差异，波长越长，穿透能⼒越强。

（3）微波能提供不同于可见光和红外遥感所能提供的某些信息，⽐如微波⾼度计和合成孔径雷达具有测量距离的能⼒，可以⽤于测定⼤地⽔准⾯，还可以利⽤微波探测海⾯风场。

（4）雷达可以进⾏⼲涉测量3、微波遥感的不⾜（1）微波传感器的空间分辨率要⽐可见光和红外传感器低（2）其特殊的成像⽅式使得数据处理和藉以相对困难些（3）与可见光和红外传感器数据不能在空间位置上⼀致4、合成孔径雷达（SAR）特性及优势（1）全天候，不受云雾雪的影响，⾬的影响有限（2）全天时，主动遥感系统（3）对地表有⼀定的穿透能⼒，与⼟壤含⽔量有关，依赖于波长（4）对植被有⼀定的穿透能⼒，依赖于波长和⼊射⾓（5）⾼分辨率，分辨率与距离⽆关（6）独特的辐射和集合特性（7）⼲涉测量能⼒（8）多极化观测能⼒5、极化，指得是电磁波的电场振动⽅向的变化趋势。

极化⽅式有线极化、椭圆极化、圆极化。

第⼆章微波遥感系统1、常见的微波遥感传感器在海洋、陆地、⼤⽓微波遥感应⽤中，常⽤的有效的传感器有五种：散射计、⾼度计、⽆线电地下探测器（以上为⾮成像系统）；微波辐射计、侧视雷达（以上为成像系统）。

2、散射计微波散射计是⼀种有源微波遥感器，专门⽤来测量各种地物的散射特性。

它是通过测量地物对微波的散射强度，达到测定地物的后向散射系数的相对值。

散射计按照观测⽅式可以分为以下四类：侧视观测散射计;前视（后视）观测散射计；斜视观测散射计；笔式光束环形扫描散射计。

微波辐射计的原理应用1. 简介微波辐射计是一种用于测量大气中微波辐射能量的仪器。

它基于微波辐射与大气中的水汽、气溶胶等物质的相互作用而工作。

本文将探讨微波辐射计的原理和应用领域。

2. 原理微波辐射计的原理基于以下几点：2.1 微波辐射的产生微波辐射是指电磁波频率范围在300 MHz到300 GHz之间的波长。

微波辐射可由天体、地表和大气等产生，其中大气中的微波辐射主要来自太阳辐射、地表反射和大气散射。

2.2 微波辐射与大气的相互作用微波辐射在大气中与水汽和气溶胶等物质相互作用，产生吸收、散射和反射等现象。

这些相互作用受大气中的温度、湿度、气压等因素影响。

2.3 微波辐射计的测量原理微波辐射计通过向大气发送微波辐射，并测量其经过大气后的剩余能量来确定大气中的水汽含量、云的特性以及地表温度等。

测量原理基于微波辐射在大气中吸收和散射的特性。

3. 应用领域微波辐射计在以下领域有广泛的应用：3.1 大气科学研究微波辐射计可用于观测大气中的水汽含量、云的特性和温度等参数。

这对于气象预报、气候研究和大气模型验证等方面具有重要意义。

3.2 地表监测通过测量微波辐射在地表的反射和散射特性，可以获得地表的温度、植被覆盖度、土壤湿度等信息。

这对于农业、生态环境和水资源管理等方面具有重要应用价值。

3.3 卫星遥感微波辐射计可以搭载在卫星上，利用微波波段的辐射进行地球观测。

通过卫星遥感技术，可以实时、全球范围内获取大气和地表的微波辐射信息，为气象学、地球科学和环境监测等领域提供数据支持。

3.4 水文水资源监测微波辐射计可以用于监测水文水资源，例如测量大气中的水汽含量，预测降雨量和雪深等。

这对于水资源管理、洪涝灾害预警和水文模型的建立等有重要意义。

3.5 太空通信微波辐射计可以用于研究和优化卫星通信系统中的微波信号传输。

通过测量和分析大气中的微波辐射特征，可以提高卫星通信系统的可靠性和性能。

4. 总结微波辐射计是一种重要的大气和地球观测仪器，应用广泛。