TY - JOUR ID - 10.11834/jrs.20210071 TI - 海洋一号卫星水色水温扫描仪红外信息获取技术 AU - 范文龙 AU - 黄小仙 AU - 傅雨田 VL - IS - PB - 科学出版社 SP - EP - PY - JF - 遥感学报 JA - UR - http://jors.ijournals.cn/jrs/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=202003180000002&flag=2 KW - 海洋一号;信息获取;海表温度;红外光电导探测器;直流恢复;噪声等效温差;调制传递函数 KW - HY-1; information acquisition; sea surface temperature (SST); infrared photoconductive detector; DC recovery; noise equivalent temperature difference; modulation transfer function (MTF) AB - 自2000年至今,我国已发射了海洋一号A、B、C与D四颗太阳同步海洋光学遥感卫星。对海温分布与变化的探测是海洋一号卫星主载荷水色水温扫描仪(简称水色仪,COCTS)的主要任务之一。考虑到对海冰和海洋上空台风等气象要素的同时探测,实际水温探测通道的动态范围要求涵盖200K?320K的温度区间。由于某些洋面区域微弱温度的变化将会导致严重天气灾害的发生,因此海温探测通道还需满足探测灵敏度与定量化的精度要求。本文旨在依据技术指标要求,设计水色仪红外通道的信息获取电路,包括对探测器微弱信号进行放大的前置放大电路,消除基础电平以提高动态范围的交流放大器,以及实现信号的直流恢复与动态范围调整的通道放大电路。基于对所使用的光导型红外探测器工作机理的研究,结合水色仪的系统组成与特性,为确保同时满足高动态范围与高灵敏度这一对相互矛盾的指标要求,通过理论分析计算、电路仿真等方法,确定各级放大电路的形式及参数。为实现整个扫描视场的稳定基准电平探测与单像素信号探测,设计相应的高通与低通滤波器,并在真空环境模拟实验室对水色仪的系统性能进行测定,以验证信息获取电路设计的合理性。在实验室进行的红外辐射定标结果表明,水色仪两个红外通道的动态范围分别覆盖了177K~327K和173K~324K,均满足200K~320K的技术指标要求;两个红外通道在整个动态范围内的噪声等效温差(NETD)分布在20mK~110mK之间,而在考核位置300K处则达到了21mK~34mK,远优于0.2K的技术指标要求。空间测试环境较实验室复杂,测量精度亦有一定的差异。在轨测试结果表明,两个红外通道的动态范围分别覆盖了186K~328K和185K~326K,在整个动态范围内的NETD根据所选目标区域开窗大小的不同分布在50mK~110mK之间,性能优于技术指标要求。红外通道能够实时跟踪星上黑体信号随时间与周围环境的变化,可据此来对红外通道的定标系数进行即时修正,从而达到预期的在轨实时辐射定标的目的,为定量化反演海温奠定了基础,并能获取且制作出高质量的全球海温产品。 ER -