Основи формування і реєстрації корисного сигналу в тепловому

Основи формування і реєстрації корисного сигналу в тепловому діапазоні

Інфрачервоний діапазон спектру

Терміни і визначення: величини, що реєструються ТЕПЛОВЕ ВИПРОМІНЮВАННЯ, ТЕМПЕРАТУРНЕ ВИПРОМІНЮВАННЯ - електромагнітне випромінювання, яке емітується (висилається) речовиною і виникає за рахунок її внутрішньої енергії. Т. в. має неперервний спектр, положення максимуму якого залежить від температури речовини. З її підвищенням збільшується загальна енергія Т. в. , що висилається, а максимум зміщується в область малих довжин хвиль ТЕМПЕРАТУРА - фізична величина, що характеризує стан термодинамічної рівноваги системи. Якщо система не перебуває в рівновазі, в ній відбувається теплообмін. В уявленнях кінетичної теорії газів Т. пропорційна середній кінетичній енергії мікрочастинок АБСОЛЮТНА ТЕМПЕРАТУРА, ТЕРМОДИНАМІЧНА ТЕМПЕРАТУРА - параметр стану, який характеризує макроскопічну систему у стані термодинамічної рівноваги. А. т. позначається символом Т і виражається в кельвінах (К)

Механізми генерації теплового випромінювання Випромінювання генерується вібраційними (коливальними) і обертальними рухами молекул речовини або коливаннями молекул кристалічних ґраток симетричне розтягування асиметричне розтягування “розрізання” розкачування підштовхування скручування

Формування сигналу Розподіл спектрального відгуку абсолютно чорного тіла описується законом Планка: Інтегральний розподіл описується законом Стефана – Больцмана:

Формування сигналу Випромінювання природних об’єктів відрізняється від характеристик абсолютно чорного тіла: Відрізняються три випадки: - абсолютно чорне тіло, коли ε(λ) = ε = 1; - «сіре» тіло, коли ε(λ) = ε = const <1; - селективний випромінювач, коли ε(λ) змінюється в залежності від довжини хвилі λ. Природні об’єкти описуються або «сірим» тілом, або як селективні випромінювачі.

Рівняння теплопереносу Загальне рівняння тепло переносу: ρ – щільність речовини, г/м 3; κ – коефіцієнт теплопровідності К, що вимірюється в кал/кг/сек/К; Т – температура, К; С – теплоємність, кал/кг/К

Зміни температури твердої поверхні при періодичному опроміненні У випадку напівнескінченної твердої поверхні при періодичному опроміненні, зміна температури з часом описується відповідно до зміни параметрів хвилі (хвильового вектору, кутової частоти, амплітуди, показнику рефракції):

Вплив сонячного потоку на температуру поверхні Середньоденна температура поверхні внаслідок опромінення потоком Q сонячного світла ділянки А 0 під кутом φ0 (S 0 – сонячна константа, C – поправка на хмарний покрив):

Терміни і визначення: прилади РАДІОМЕТР - технічний засіб для вимірювання енергії електромагнітного випромінювання у певному діапазоні довжин хвиль будь-якої частини електромагнітного спектра. Бувають Р. інфрачервоні (для вимірювання енергії електромагнітного випромінювання в інфрачервоному діапазоні), мікрохвильові (для вимірювання енергії електромагнітного випромінювання в мікрохвильовому діапазоні), оптичні (для вимірювання енергії електромагнітного випромінювання у межах оптичного діапазону) СПЕКТРОРАДІОМЕТР - технічний прилад для визначення спектрального розподілу (спектральної щільності) енергії випромінювання. Результати вимірювання наводяться в абсолютних значеннях. Прилад об'єднує функції спектрометра та радіометра РАДІОМЕТР СКАНУВАЛЬНИЙ - радіометр, що вимірює енергію випромінювання шляхом сканування. Р. с. встановлюється на повітряній або космічній платформі. Цикл сканування звичайно здійснюється у напрямку, що перпендикулярний лінії польоту; тоді зведення результатів послідовних циклів сканування відтворює двомірне зображення, яке надає інформацію про розподіл енергії по земній поверхні у межах поля зору радіометричної системи

Реєстрація сигналу: схема теплового радіометру Схема оптичного блоку скануючого теплового радіометру HCMR (Heat Capacity Mapping Radiometer) супутника HCMM (Heat Capacity Mapping Mission satellite 1978 - 1980) Апланат - об'єктив, що складається з двох ахроматичних лінз. А. виправлений у відношенні сферичної та хроматичної аберацій і дисторсії, але у ньому не усунутий (хоч і значно послаблений) астигматизм

Терміни і визначення: прилади СКАНЕР ІНФРАЧЕРВОНИЙ - сканер, який отримує дані, у тому числі, формує зображення об'єктів, в інфрачервоному діапазоні довжин хвиль ЗОБРАЖЕННЯ ІНФРАЧЕРВОНЕ - зображення, що отримано за допомогою технічного засобу ДЗЗ, який працює в інфрачервоному діапазоні

ІЧ сканер супутникового базування Характеристики сенсору AVHRR 1 -3 (Advanced Very High Resolution Radiometer) супутників TIROS-N (1978 -1980), NOAA 6 -19 (1979 – 2009 -), Met. OP-A (2006 -)

Вивчення температури поверхні моря за допомогою ІЧ сенсору AVHRR NOAA

Відображення природних об'єктів Відображення хмарного покриву на теплових знімках Видимий діапазон Тепловий діапазон

Відображення природних об'єктів Вивчення особливостей будови місцевості за тепловою інерцією (порівняння денних і нічних знімків) Нічний знімок Денний знімок

Картування територій за даними ІЧ зйомка сенсору ASTER Геологічна карта району легенда