中法海洋卫星微波散射计在轨性能验证

中法海洋卫星（CFOSAT）微波散射计是国际上第一个旋转扇形波束体制散射计,通过优化雷达观测几何实现对地面目标多角度和多方位的高精度测量,提高海面风场、土壤湿度和海冰面积等地球物理参数的反演精度.根据CFOSAT卫星2018年10月发射以来的在轨测试数据,结合散射计系统特点,分析验证了星上定标数据和后向散射系数反演结果的正确性,并对CFOSAT首批科学数据进行了定量分析和系统评价.结果表明,CFOSAT散射计在轨工作状态良好,实际性能与设计预期一致,风速测量精度优于1.5m·^-1,风向测量精度优于15°,空间分辨率可达12.5km,在近岸风场监测、土壤湿度遥感和海冰面积估计等应用领域具有独特的优势.     

CFOSAT散射计海面后向散射系数误差及影响

仪器噪声(K_pc)和地球物理噪声(K_pg)是影响星载微波散射计后向散射系数(σ⁰)测量精度以及海面风场反演精度的关键因素. 针对中法海洋卫星(CFOSAT)散射计(CSCAT), 详细分析了K_pc和K_pg随海面风速、入射角、风单元网格分辨率以及离岸距离等因素变化的特征. 结果表明, 低风速条件下海面风场变异性较大, K_pg为σ⁰测量误差的主导因素, 而且风单元网格越大、海面风场的不均匀性越强, K_pg也就越大, 而在高风速条件下, 海面风场变异性较小, K_pc与K_pg贡献相当. 此外, σ⁰测量误差总体上随着离岸距离的减小而增大, 表明近海岸区域的K_pg为散射计观测不可忽略的影响因子. 研究结果揭示了星载微波散射计σ⁰测量误差的影响因素, 对CSCAT近海岸风场反演具有重要的指导意义.     

锥形腔高能量激光能量计后向散射问题研究

高能量激光能量的准确计量对于相关研究至关重要。量热法是测量高能量激光能量的一种有效方法,其中涉及到的入射激光在能量计吸收腔内的后向散射总能量,是一个关键参量,它的准确测定与计量,将大大提高高能量激光能量计量的准确性。依据能量计内表面与入射激光相互作用的光学定律,详细推导了锥形吸收腔内入射激光光束能量的分布函数,并结合复化辛普森数值计算方法,分析和讨论了吸收腔结构一定时,环形和矩形两种不同光斑形状的高能量激光在锥形能量计吸收腔开口处的后向散射光功率密度分布和后向散射总功率以及它们对能量测量结果的影响。     

垂直对天顶测量的紫外前向散射探测臭氧总量的可行性研究

选用SBDART模式作为大气辐射传输计算模式,通过模拟计算和结果分析探讨无云的晴天、垂直对天顶观测的紫外前向散射反演大气臭氧总量的可行性.计算表明,穿透能力与探测灵敏度之间的复杂联系使得探测波长应随着sΩ0的增大而波长变长,若用波长对探测,则波长对中较短的波长也应随着sΩ0的增大而增大.另外大气的臭氧总量越少,反演结果受下垫面反照率、气压和仪器精度的影响越大,因而反演误差越大.当强度Ii的测量精度为±1%时,下垫面反照率R和气压P0的分辨率分别达到±0.05和±50 hPa,若用单波长探测,则在大气臭氧总量Ω0和s都较小时,反演结果大于5%;若选用波长对进行探测,由于R和P0的误差对反演结果的影响降低,故精度大大提高.Ii,R和P0在上述精度下,选取适当的波长对进行探测,精度至少可达±4%,当臭氧总量高于350 DU时,可达±2%.     

介质参数对吸收体电磁散射影响的研究

二维周期渐变微波吸收体由金属基体和涂敷有耗介质构成。有耗介质的厚度、介电常数和磁导率是影响吸收体电磁散射特性的主要因素,因此有必要分析这些参数对吸收体电磁散射特性的影响。根据吸收体的二维周期性结构特点,把分析介质参数对吸收体雷达散射截面(RCS)的影响简化成分析介质参数对涂敷导体二面角RCS的影响。利用矩量法给出涂敷导体二面角的RCS随介质参数变化的计算例子,并结合天线阵列技术算出最佳介质厚度时吸收体的RCS。     

翼形几何参数对机翼散射特性的影响

系统地揭示了翼形几何参数对机翼的空间散射特性、极化散射特性的影响规律.研究发现,在垂直极化状态下用理论尖劈公式计算机翼后缘绕射的计算结果与实验结果相差甚远.提出在垂直极化状态下机翼后缘绕射的计算必须将后缘厚度考虑在内的见解.对于水平极化,前缘散射波峰只与前缘半径有关;而对于垂直极化,前缘散射波峰与翼形最大厚度以及最大厚度位置有关.给出前后缘散射波峰的工程估算公式,为低雷达散射截面( RCS )机翼设计提供依据.     

导热误差对温度测量的影响

为了研究直型传感器的导热误差,设计了可同时测量气流温度、支座上部温度和支座下部温度3个测点的传感器,其中测点1和3可根据研究的需要上下移动,并建立了理论模型,推导了导热误差的计算公式.为了避免辐射误差对导热误差的影响,采取根部加热的办法,研究了马赫数、支座温度、长径比对导热误差的影响,得到了可供参考的数据,并将导热误差的计算公式应用到气流流速较低时(Ma=0.1)高温水冷耙某点的导热误差的计算中,计算结果与测量结果误差小于10%.考虑导热误差对测温的影响时,应综合长径比和支座温度两方面的因素,将长径比是否大于10作为衡量是否考虑导热误差的唯一标准是不全面的.      

热流效应对场向电流确定的影响

给出了任意速度分布函数条件下复频率的介电函数和色散关系的求解方法. 讨论了16矩近似条件下, 场向热流对电子速度分布函数, 介电函数实部与虚部, 以及离子与电子谐振频率和阻尼率的影响, 并与平衡态时麦克斯韦分布等离子体的计算结果进行了比较. 忽略场向热流效应, 正向电子漂移速度条件下, 上行等离子线探测, 会过高估计场向电流; 负向电子漂移速度条件下, 上行等离子线探测会过低估计场向电流. 对上下行等离子线同时探测情况, 忽略热流效应同样会过高估计场向电流.