一种室内测定地面后向散射系数的装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及微波遥感技术领域，特别涉及一种室内测定地面后向散射系数的
目.ο
【背景技术】
[0002]微波是指波长在lmm-lm的波段范围无线电波，该波谱范围又包括为毫米波、厘米波和分米波。微波遥感技术是综合研究微波一地表复杂系统相互作用。其目的是通过测量目标的后向散射系数，来主要反演目标的粗糙度(几何特性)及介电常数和湿度(物理特性)等，研究反演的有用信息在农业和环境监测方面的应用。
[0003]微波遥感是指利用微波传感器分析地物发射或反射的微波辐射回波，经过解译分析来识别地物的技术。电磁波传输过程中与地物相互作用的机理可描述为:地物受电磁波照射，其表面或体内感应出变化的面电荷或体电荷，产生散射回波，电磁波受到地物介电的调制作用，使散射回波的性质有别于入射波。这种调制影响效应决定于目标物理结构和性质，不同地物对相同入射波具有不同的调制特性。这种调制作用使散射回波的频率、振幅、相位以及极化等参量发生变化。即散射回波中含有与地物直接相关的物理结构信息，入射波与散射回波在频率、幅度、相位以及极化特性上的差异，就成为获取地物散射特征及反演地表参数的重要依据。因为土壤含水量的不同使其表现出明显不同的介电特性，使散射系数明显依赖于土壤湿度，这是微波遥感测量反演土壤水分的物理基础。
[0004]但是目前散射系数(包括散射回波的频率、振幅、相位以及极化等参量)与地面特征参数的对应关系都是通过理论或依靠经验所得，即微波遥感卫星获取的散射系数对应的是某一区域的地面特征参数，区域地面特征参数往往存在不均匀性，且微波传输容易受到云层大气和其它遮挡物的影响，这种对应关系与实际往往存在较大误差，不利于高精度反演地表参数。
【实用新型内容】
[0005]为了解决地面后向散射系数的测量存在的上述技术问题，本实用新型提供一种结构简单、使用方便的室内测定地面后向散射系数的装置。
[0006]本实用新型解决上述技术问题的技术方案是:一种室内测定地面后向散射系数的装置，包括微波发射机、散射计、微波防漏罩、地面平台，微波发射机天线、散射计天线和地面平台位于微波防漏罩内，地面平台包括位于其上部的条形支架和底部的盒形容器，微波发射机天线和散射计天线安装在条形支架两边，盒形容器内装有土壤或草地或水层或雪层或冰层。
[0007]上述的室内测定地面后向散射系数的装置中，其特征在于，所述的条形支架固定于支撑柱上，条形支架可沿支撑柱上下移动，盒形容器中部通过轴承固定于门架横梁上。
[0008]上述的室内测定地面后向散射系数的装置中，其特征在于，所述的条形支架上设有导轨，微波发射机天线和散射计天线通过悬挂柱置于上部的导轨上。
[0009]上述的室内测定地面后向散射系数的装置中，其特征在于，所述的微波发射机天线和散射计天线通过水平方向的旋转轴与悬挂柱相连。
[0010]上述的室内测定地面后向散射系数的装置中，其特征在于，所述的微波防漏罩罩体下方设有缺口，微波发射机天线和散射机接收天线的接线从缺口中穿过。
[0011]上述的室内测定地面后向散射系数的装置中，其特征在于，所述的所述的微波防漏罩表面封闭有水层。
[0012]本实用新型的技术效果在于:本实用新型中只要在盒形容器中改变土壤含水率或地表粗糙度等参数或者换成其他地表类型，就可测量得到不同的后向散射系数，可计算各种不同情况下的地表特征参数集，并分析总结出各种地表类型的特征参与散射系数的对应关系，为微波遥感精确分别确定地面类型提供依据。另外，本实用新型完整呈现了微波遥感的过程和原理，便于学习和理解各种不同条件下地表后向散射系数变化的原因，也可用于相关专业的教学和实验。
【附图说明】
[0013]图1为本实用新型中地面平台的结构示意图。
[0014]图2为本实用新型中条形支架的结构示意图。
[0015]图3为本实用新型的整体结构示意图。
[0016]图中:1微波发射机；2散射计；3微波防漏罩；4地面平台；5微波发射机天线；6散射机接收天线；7条形支架；8盒形容器；9盒形容器中部轴承；10悬挂柱；11导轨；12旋转轴；13水层；14缺口。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。
[0018]如图1、2、3所示，本实用新型包括微波发射机1、散射计2、微波防漏罩3、微波发射机天线5、散射机接收天线6、条形支架7、盒形容器8，微波发射机的微波发射机天线5、散射计的散射机接收天线6、条形支架7以及盒形容器8位于微波防漏罩内，地面平台4包括位于其上部的条形支架7和底部的盒形容器8，微波发射机天线5和散射计天线6安装在条形支架7两边，盒形容器8内装有土壤或一定厚度的草地或水层或雪层或冰层。
[0019]微波防漏罩3表面封闭有一定厚度的水层，罩体下方有若干缺口，微波发射机天线5和散射机接收天线6的接线从缺口中穿过。微波防漏罩3表面的水层吸收辐射至表面的表面，近似构成一个电磁场吸收边界。微波防漏罩3可用透明不吸波材料制成，以便随时观察内部设备的位置变化。
[0020]地面平台4包括条形支架7和盒形容器8。条形支架7通过支撑柱与地面平台8相连，条形支架7可沿支撑柱上下移动。盒形容器8中部通过轴承9连接在条形支架7上，盒形容器可绕该轴承9旋转，与地面形成一定夹角。条形支架7和盒形容器8均选用不吸波材料。盒形容器8内部乘装的物料可以更换，可以换成不同含水率或地表粗糙度的土壤或其他雪层冰层等，以测定不同地面类型散射系数。使盒形容器8中物料表面与地面形成一定夹角目的是模拟实际地面不平坦的情况，以测得不同地面倾角时的散射系数。
[0021]如图2所示，微波发射机天线5和散射计天线6与悬挂柱10通过旋转轴12相连，微波发射机天线5和散射计天线6可绕旋转轴12转动，悬挂柱10在竖直方向，与条形支架7两边垂直，悬挂柱10与条形支架7两边通过导轨相连，悬挂柱10可沿条形支架7两边左右滑动。这样可以模拟实际情况中卫星微波发射机天线5与不同地面位置夹角是变化的，测得微波发射机天线5不同倾角时的地面散射系数，同时移动的散射机接收天线6可分析各个不同方向接受的微波辐射参数与接收角度的关系，提供更丰富的实验数据。
[0022]本实用新型中，微波发射机的输入信号是由数控板来控制微波的VC0产生线性调频散射系数信号，频率变化为三角波规律，发射机功率放大器将信号放大后，经过探测/校准散射系数开关与微波发射机天线相连，发射微波的中心频率分别为10GHz、5.3GHz、3.1GHz 和 2GHz。
[0023]微波散射计原理与常规雷达基本相同。散射计依靠分析从散射机接收天线接收的微波信号计算测量地物的地散射系数表面积(或体积)的散射或反射特性，散射计基于有源雷达的工作原理，但主要散射系数输出量为目标雷达截面积，位置作为必要的辅助信息输出。可见散射计是定量化散射系数的测试设备，存在着测量精确度和准确度两个概念，因而其体制、设计方法、和散射系数测量方法与普通雷达有明显区别。
[0024]后向散射系数是地物目标后向散射特性的表征形式，其后向散射系数σ主要受雷达系统参数和地表特征参数两部分的影响，可用下式描述:
[0025]σ = f ( λ , θ , ρ).g( ε , Ζ)
[0026]式中:系统参数集f包括波长λ、入射角Θ、极化方式ρ等，地表特征参数集g包括复介电常数ε (与地表类型和含水率或地表粗糙度有关)、表面粗糙度Ζ等。影响后向散射的雷达系统参数集f由所选系统设备所确定，后向散射系数σ与地表特征参数集g则存在一一对应关系。其中后向散射系数σ是可以通过雷达系统测定，之后地表特征参数集g可以计算出来。改变土壤含水率或地表粗糙度等参数或者换成其他地表类型，都可测量得到不同的后向散射系数σ，之后同样计算各种不同情况下的地表特征参数集g，并分析总结出各种地表类型的特征参数与散射系数的对应关系，为卫星微波遥感精确分别和确定地面类型提供依据。
【主权项】
1.一种室内测定地面后向散射系数的装置，其特征在于:包括微波发射机、散射计、微波防漏罩、地面平台，微波发射机天线、散射计天线和地面平台位于微波防漏罩内，地面平台包括位于其上部的条形支架和底部的盒形容器，微波发射机天线和散射计天线安装在条形支架两边，盒形容器内装有土壤或草地或水层或雪层或冰层。2.根据权利要求1所述的室内测定地面后向散射系数的装置，其特征在于，所述的条形支架固定于支撑柱上，条形支架可沿支撑柱上下移动，盒形容器中部通过轴承固定于门架横梁上。3.根据权利要求1所述的室内测定地面后向散射系数的装置，其特征在于，所述的条形支架上设有导轨，微波发射机天线和散射计天线通过悬挂柱置于上部的导轨上。4.根据权利要求3所述的室内测定地面后向散射系数的装置，其特征在于，所述的微波发射机天线和散射计天线通过水平方向的旋转轴与悬挂柱相连。5.根据权利要求1所述的室内测定地面后向散射系数的装置，其特征在于，所述的微波防漏罩罩体下方设有缺口，微波发射机天线和散射机接收天线的接线从缺口中穿过。6.根据权利要求1所述的室内测定地面后向散射系数的装置，其特征在于，所述的微波防漏罩表面封闭有水层。
【专利摘要】本实用新型公开了一种室内测定地面后向散射系数的装置。它包括微波发射机、散射计、微波防漏罩、地面平台，微波发射机天线、散射计天线和地面平台位于微波防漏罩内，地面平台包括位于其上部的条形支架和底部的盒形容器，微波发射机天线和散射计天线安装在条形支架两边，盒形容器内装有土壤或草地或水层或雪层或冰层。本实用新型通过改变盒形容器内的土壤含水率或地表粗糙度等参数或者换成其他地表类型，可以测得各种地表类型的特征参与散射系数的对应关系，为微波遥感精确分别确定地面类型提供依据。
【IPC分类】G01N22/00
【公开号】CN205067388
【申请号】CN201520859500
【发明人】李羲, 李朝奎, 李慧婷, 卜璞
【申请人】湖南科技大学
【公开日】2016年3月2日
【申请日】2015年10月30日