一种海表面温度测量方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN116026470A(43)申请公布日2023.04.28(21)申请号202310141384.8(22)申请日2023.02.21(71)申请人中国人民解放军海军工程大学地址430000湖北省武汉市硚口区解放大道717号(72)发明人田斌察豪崔萌达(74)专利代理机构北京汇信合知识产权代理有限公司11335专利代理师袁凯(51)Int.Cl.G01J5/00(2022.01)G01J5/02(2022.01)权利要求书3页说明书8页附图6页(54)发明名称一种海表面温度测量方法(57)摘要本发明提供一种海表面温度测量方法，属于测量技术领域，包括计算得到海面平均辐射率和海水反射的辐射亮度；根据海面平均辐射率和海水反射的辐射亮度，得到传感器轴线方向的等效天空温度和等效海水辐射率；根据史蒂芬‑玻尔兹曼定律，获得真实海温。该海表面温度测量方法能够准确计算海表温度，通过红外传感器测量温度，并计算天空温度和海水辐射率，对测量温度进行修正，得到海表的真实温度，使最终测量的结果具有更高的准确度，通过底部的调节机构能够根据船体的晃动情况对减震效果进行相应调整，达到最优的测量状态。CN116026470ACN116026470A权利要求书1/3页1.一种海表面温度测量方法，其特征在于：包括：以舰船的舰艏方向为y轴建立空间直角坐标系，获得所述舰船纵摇角度、横摇角度；获取海上一定高度处的风速以及天空温度，计算得到天空辐射亮度；将红外传感器组件(1)安装在托架(2)上，并根据红外传感器设置的位置，获得所述红外传感器的安装角、测量倾角以及空间角，其中托架(2)的底部设置有安装杆(3)，且托架(2)通过该安装杆(3)固定在减震器机构(4)的顶部，所述减震器机构(4)的底端设置有支撑管(5)，所述支撑管(5)的底部连接有调节机构(6)，所述调节机构(6)通过底部的立柱(7)固定在船体上；根据所述舰船纵摇角度、横摇角度、所述红外传感器件(1)的安装角和测量倾角，获得所述红外传感器在辐射方向与Z轴正方向夹角以及所述红外传感器在辐射方向在所述空间直角坐标系中XOY平面的投影与X轴正方向的夹角，所述减震器机构(4)的中间设置有中心杆(9)，所述调节机构(6)配合中心杆(9)对减震器机构(4)的内部进行调控；根据所述海上一定高度处的风速、所述红外传感器在辐射方向与Z轴正方向夹角以及所述红外传感器在辐射方向在所述空间直角坐标系中XOY平面的投影与X轴正方向的夹角，计算得到海面平均辐射率和海水反射的辐射亮度；根据所述海面平均辐射率和海水反射的辐射亮度，得到传感器轴线方向的等效天空温度和等效海水辐射率；根据史蒂芬‑玻尔兹曼定律，获得真实海温。2.根据权利要求1所述的一种海表面温度测量方法，其特征在于：获取海上一定高度上的风速以及天空温度的方法为经验法或测量法。3.根据权利要求2所述的一种海表面温度测量方法，其特征在于：计算得到天空辐射亮度包括：根据时间和所述红外传感器的经纬度，得到太阳的辐射方向；当太阳入射方向为时，天空辐射亮度为：其中，Tsky为天空温度；为太阳入射方向为时太阳辐射亮度；θi为太阳入射方向与Z轴正方向夹角；为太阳入射方向在所述空间直角坐标系中XOY平面的投影与X轴正方向的夹角。4.根据权利要求3所述的一种海表面温度测量方法，其特征在于：根据所述舰船纵摇角度、横摇角度、所述红外传感器的安装角和测量倾角，获得所述红外传感器在辐射方向与Z轴正方向夹角以及所述红外传感器在辐射方向在所述空间直角坐标系中XOY平面的投影与X轴正方向的夹角的计算公式为：2CN116026470A权利要求书2/3页其中，θs为测量倾角；为安装角；α1为纵摇角度；α2为横摇角度；θ0为红外传感器在辐射方向与Z轴正方向夹角；为红外传感器在辐射方向在空间直角坐标系中XOY平面的投影与X轴正方向的夹角。5.根据权利要求4所述的一种海表面温度测量方法，其特征在于：计算得到海面平均辐射率为：根据CharlesCox及WalterMunk提出的海浪坡度的分布概率为：其中，sx为X轴方向海浪的坡度分量；sy为Y轴方向海浪的坡度分量；v为海上一定高度处的风速；σ表示史蒂芬‑玻尔兹曼常数；假设红外传感器辐射方向为海浪的坡度上面元法线方向为则：其中，x为和的夹角；θn为与Z轴正方向夹角；为在空间直角坐标系中XOY平面的投影与X轴正方向的夹角；则海浪坡度的分布概率为：其中，un等于cosθn；等于cosθn；且太阳入射方向与红外传感器在辐射方向为和海浪的坡度上面元法线方向为的关系式为：3CN116026470A权利要求书3/3页则所述海面平均辐射率为：5其中，ελ(x)＝0.98[1‑(1‑cosθ0)]，且为海面红外辐射率。6.根据权利要求5