ориентированном направлении осей ИС одно из полей зрения радиометра направлено в сторону Земли, а другое - в сторону космоса. Излучение, поступающее от Земли, сравнивается с излучением из космоса, которое эквивалентно излучению абсолютно черного тела.

Схема одного из каналов пятиканального радиометра изображена на рис. 3.6. Одним из составных элементов канала является призма, на одну

7 -,

Рис. 3.5. Функциональная схема одноканального радиометра станции Маринер-П :.

/Ч - излучение планеты; В-излучение космического пространства; 1 - германиевый объектив; 2 - плоское зеркало; 3-двигатель; 4 - модулятор; 5 - фотодиод; 6 - усилитель; 7 - триггер Шмидта; * - предусилителн; 9 - логарифмические усилители; /О - синхронные выпрямители; - ДС-фильтры; /2-согласующие каскады; /3 - иммерсионные приемники излучения; /4 - светоделительная пластина; 15 - германиевый объектив

грань которой поступает излучение от Земли, а на другую - из космоса. Отраженное от зеркальной половины модулирующего диска излучение от Земли попадает на верхнюю половину объектива, а космическое излучение, отраженное, черной поверхностью модулирующего диска,- на нижнюю поло-. вину объектива. Модулированный сигнал пропорционален разности лучистых потоков, приходящих от Земли и космического пространства.

Рис.. 3.6. Схема одного из каналов пятиканального радиометра:

1 - излучение, поступающее от Земли; 2 - призма; 3 - излучение, поступающее из Космоса; 4 - оптический фильтр; 5 - объектив; 6 - приемник излучения; 7 - усилитель фототока; 8 - модулирующий диск

При движении ИСЗ по орбите оптические системы почти всех каналов радиометра просматривают на поверхности Землн область размером 50 X X 50 км. Все пять каналов радиометра отличаются один от другого различными спектральными диапазонами (см. рис. 3.7):

1-й предназначен для измерения излучения в полосе поглощения парами воды (X = 5,7...6,9 мкм);

5-й - пропускает излучение в окне прозрачности атмосферы (Х= 8... ...12 мкм) и предназначен для измерения излучения поверхности Земли н верхнего слоя атмосферы;

3-й (К = 0,2...5 мкм) и 2-й (X = 0,6...0,8 мкм) служат для измерения отраженного от Земли солнечного излучения;

4-й {X = 7,5...30 мкм) - измеряет полное излучение Земли и атмосферы.

Энергетическое уравнение узкопольного радиометра может быть представленв в следующем виде [59]:

> т.

где т - BJkB - отношение сигнал/шум на выходе электронного тракта узкопольного радиометра; kf = м^ш^й^У^ - коэффициент пропорциональности;

- диаметр входного зрачка радиометра; toj. - телесный угол мгновенного поля зрения радиометра; F -паспортный удельный порог чувствительности

ПИ, Вт/(см . Гц1/2); = д^.

dX - коэффициент использования ПИ

(с учётом коэффициента пропускания оптической системы); Л^эф - эффективная спектральная ширина пропускания оптического канала радиометра; г^. - относительная спектральная плотность излучения черного тела; - площадь чувствительной площадки ПИ, см*; Л/-шумовая полоса пропускания электронного канала, Гц; к„ - коэффициент использования ПИ при таряровке по черному

телу, температура которого соответ-

г 0.6 0,4 .0.2

о.г 0,5 1,0 5.0 W го зо шм

ствует паспорту ПИ; fe, = 0,5 - коэффициент модуляции, - коэффициент, равный отношению среднего квадрати-ческого значения шума ПИ на частоте модуляции, при которой составлялись паспортные данные ПИ, к среднему квадратическому значению шума ПИ на частоте' модуляции, принятой в радиометре, при полосе пропускания усилителя, равной 1 Гц; Ag -постоянный коэффициент, равный отношению среднего квадратического значения шума ПИ к результирующему среднему квад-

Рис. 3.7. Спектральное распределение каналов {1-5)

ратическому значению шумов ПИ и электронного канала; fe -коэффициент, учитывающий разницу в форме выходного зрачка оптической системы и площадки ПИ. Если площадка ПИ больше площадки выходного зрачка оптической системы, fed = 1.

При модуляции сигнала с более низкой частотой, чем верхний предел частоты характеристики ПИ, и в случае, когда прямоугольные импульсы от измеряемого источника сменяются прямоугольными импульсами от опорного излучателя, в качестве коэффициента модуляции принимают коэффициент Фурье при среднем квадратическом значении основной гармоники сигнала прямоугольной формы [ПО].

Схема узкопольного сканирующего радиометра, в котором измеритель-ный и опорный каналы имеют каждый свою оптическую систему, но общие модулятор, оптический фильтр и приемник излучения, изображена иа рис. 3.8. в качестве излучателя использована модель черного тела.

Измерительный канал содержит окно i, объектив 3 и сканирующее устройство, одной из составных частей которого является зеркало 2. Объектив состоит из основного зеркала и контр-рефлектора с наружными отражающими покрытиями.

Опорный канал имеет свой объектив 5. Модулятор 9, играющий роль контр-рефлектора опорного канала, вращается двигателем 8 с постоянной угловой скоростью. Через прозрачные секторы модулятора на ПИ поступает лучистый поток от объек'тЬа наблюдения через объектив 5, а непрозрачные секторы, имеющие зеркальное покрытие, отражают поток от эталонного источника 4 опорного канала через объектив 5 на ПИ 6.* Таким образом, на выходе ПИ образуются импульсы от исследуемого источника и опорного излучателя. В дальнейшем, в соответствующих блоках формирования 7 опре-

Рис. 3.8. Типовая схема узкопольного сканирующего радиометра:

1 - входное окно; 2 - зеркало; 3 - объектив измерительного канала; 4 - опорный излучатель; 5 - объектив опорного канала; 6 - приемник излучения; 7 - электронный блок; * - двигатель модулятора; S модулятор

деляется величина лучистого потока исследуемого источника излучения. Наличие отдельной оптической схемы опорного излучателя позволяет точно отъюстировать опорный канал.

. 3. СПЕКТРОРАДИОМЕТРЫ

Прибор, включающий оптическое приемное устройство радиометра, в фокальной плоскости которого расположены входная щель монохрономатора или за каждой входной щелью квантометра помещен свой ПИ, называется спектрорадиометром. Принципиальная схема монохроматора включает оптическую систему и диспергирующий элемент. Оптическая система может быть линзовой или зеркальной. При линзовой оптической системе (рис. 3.9) входную щель S располагают в фокальной плоскости объектива радиометра /, причем входная щель видна из центра объектива 2 коллиматора под телесным углом Й [83].

Диспергирующий элемент 5, предстаъляющий собой профиль типа эшелетт (рис. 3.10), преобразует параллельный поток в совокупность монохроматических потоков.

Эшелетт сосредоточивает основную часть отраженной энергии в относительно узком интервале углов дифракции. Основным уравнением эшелет-та является уравнение отражательной дифракционной решетки:

sin i + зшф = mNX,