10.5. 热容、热导率、热惯性定义3¶
与陆地相比,水在白天有很深的色调,在夜间有热红外图像和中等亮度的色调。这种反应部分是由于相对于典型陆地表面而言,相当高的热惯性,主要由水的高比热控制。因此,与陆地上的大多数物质相比,白天的温度更低,夜晚的温度更高(这是游泳者体验到的一种明显的情况),白天温度更低,夜间温度更高。此外,自然条件下的水(河流、湖泊、海洋)由于对流(如上升流)和湍流(如波浪作用)可能会破坏其热梯度,因此其近地表温度最多只能变化几度(温度“平滑”)。
一般来说,很难补偿、纠正或消除上述许多因素的影响。因此,温度和导数函数,例如表观热惯性(ati;“表观”是一个限定符,表示除非我们考虑到大气过程和其他因素的影响,否则我们无法获得真实值。)是近似值,并且容易出现(有时是严重的)误差。更关键变量的现场测量有助于减轻不确定性。我们可以将这些数据和其他辅助数据源合并到数学中 现象学模型 试图复制物理因素所扮演的角色。
一些关于热传感器的评论可能有助于解释热遥感。对于设计用于探测8至14 m间隔的扫描仪,探测器通常是汞-镉-碲(HgCdTe)的合金,在这种热能范围内作为光导子响应入射光子。我们也将掺汞锗(Ge-Hg)用于此间隔,尽管它在更宽的范围内有效,但在6 m左右。在3-5 m间隔内,铟锑(In-Sb)是我们在该范围内操作的探测器中使用的合金。根据探测器类型的不同,高效操作需要将探测器机载冷却至30°和77°K之间。我们使用冷却剂,如液氮或氦气(在一个被称为杜瓦瓶的容器中,它包围了探测器)或一些航天器设计中使用利用外层空间冷真空的辐射冷却系统来维持这个温度范围。探测器需要冷却以提高信噪比(S/N),使其达到稳定的信号响应水平。当然,这个信号是一种电流,与探测器电阻的变化有关,这与辐射能成正比。
为了得到辐射温度的定量表达式,我们必须校准探测器的响应。我们使用校准源(如热敏电阻)在接近地面极限的不同温度下提供校正功能。扫描仪通常有一个辉光管或其他装置,其中一根导线通过一个电流,使其在某个温度下发光(释放辐射能)。我们通常使用两个这样的热敏电阻:一个在接近大多数目标预期的低值的温度下发光,另一个在接近高值的温度下发光。在扫描仪开始工作之前,我们通常提前在实验室确定这些温度/辐射关系。飞机扫描仪需要定期重新校准。
在操作中,图像信号要么发送到单独的记录单元,要么通过一个斩波器从远光灯中采样。辐射温度通常不会转化为动力学温度,因为我们通常不太清楚不同表面材料的发射率,因此不可能做到这一点。
9-11 : What is an obvious disadvantage to the use of electric temperature devices, such as lamps, in spacecraft thermal sensors as a means of calibration? `ANSWER <answers.html#9-11>`__
现在我们已经对这个主题进行了热身,让我们看看一些特别热的图片,除非你决定冷却它并继续做其他事情!
主要作者:Nicholas M.Short,高级电子邮件: nmshort@epix.net