05530系列红外辐射温度表测量地表温度的应用

　　1引言

　　地表温度的测量在研究地面一植被一大气间能量、水分输送过程中有着非常重要的作用。传统的方法是将水银玻璃温度表安装在地面直接测量地表温度，该方法因水银球部具有一定的面积，以及太阳辐射的影响，因此其地表温度观测值的代表性值得探讨，其数值也具有较大的误差。最有效的地表温度测量方法是测量地表发射的红外辐射通量，再换算成地表温度值。近年来，遥感方法在测量地表温度方面得到较大发展，很多研究者使用多观测角的红外辐射温度表来确定地表温度。在HAPEX一Sahel实验中，曾采用红外辐射温度表测量草原下垫面草和灌木丛各自的表面温度。Lllomllle将红外辐射温度表观测的地表温度资料用于两层模式，计算了草原和稀疏粟子下垫表面的感热通量特征。Kustas等利用红外辐射温度表对土壤表面和植被上层表面温度的观测，研究了农田下垫面地表和作物上层对感热通量的贡献〔‘卜闭。本文在介绍。M王GA公司05530系列红外辐射温度表基本原理和使用方法的基础上，利用2002年春季在内蒙古科尔沁沙地地区的实际观测数据，给出红外辐射温度表测量地表温度结果、修正方法和使用经验。

　　2红外辐射温度表的工作原理和方法

　　2.1红外温度表测温原理及方法

　　众所周知，热量通过电磁辐射、热传导和对流在物体之间传输、传递。任何物体，当其绝对温度不为绝对零度时，都会向四周放射能量。如果物体的发射率已知，通过测量物体发出的能量计算物体的温度。物体向外发射的净辐射能量依赖于其发射率、温度和周围环境温度，根据斯蒂芬一波尔兹曼定律，物体发射的辐射能量为:

　　式中，。为物体的发射率;。为斯蒂芬一波尔兹曼常数，数值为5.6703xl0~“w·m一2·K一4;共‘为温度表工作的环境温度，由温度表内的传感器测得。由此，通过测定物

　　体发射的辐射通量密度I，则可得到被测物体温度T。

　　2.2用红外辐射温度表测量地表温度将红外温度表应用到测量地表温度上，则要考虑地面背景大气的红外辐射，测温方程转化为:

　　式中，E。为背景红外辐射。

　　红外温度表的探测波长范围多选在8一14拌m波段。由于地表温度处于常温段，为了增加仪器灵敏度并且在一个比较大的地表面积上取得代表性的读数，测量地表温度的红外辐射温度表多采用比较大的视野角阁。

　　2·305530系列红外辐射温度表

　　本文所用红外辐射温度表为OMEGA公司生产的05530系列。05530系列为手持红外辐射温度表，可通过非直接接触方式测量高达160OF的温度。相对误差为士1%一土2埃，。测量距离从5英寸到100英尺左右，待测物体的发射率可从01到1.00以0.01的步长调节设定。液晶显示屏可显示发射率、所测温度和最高、最低、平均温度、温度偏差、温度最高警戒点、最低警戒点、目标物环境温度等。为了实现自动观测，该系列红外温度表可进行每秒4次的连续观测。为了方便使用，该红外温度表还可以进行两点之间的温度差测量、静态表面温度扫描、移动表面温度扫描以及固定点的实时温度监控。该型号红外温度表设有热电偶输人，模拟信号(In飞V八二)输出和RS232数字信号输出方式，用以满足进行相应的温度订正、连接计算机等要求。当待测物体发射率很低，且环境温度远高于红外表环境温度时，为了达到较高精度的读数，需进行环境温度补偿订正。