Спутниковый измеритель коротковолновой отраженной радиации третьего поколения ИКОР-М

Аппаратура ИКОР-М работает на ИСЗ «Метеор-М»№1 с сентября 2009 года и предназначена для измерений уходящей коротковолновой радиации (УКР) на верхней границе атмосферы. Это дает возможность получать значения альбедо и поглощенной солнечной радиации, как одной из составляющих радиационного баланса Земли, и осуществлять их мониторинг. Прибор создан в виде единого автономного блока, включающего в себя собственно датчик радиации и электронную систему управления.
В радиометре ИКОР-М используются болометрические приемные элементы (ПЭ) с встроенными компенсационными нагревателями – рабочий и опорный. Первый через оптический фильтр обращен в сторону входной апертуры, второй, идентичный рабочему, затенен и направлен в противоположную сторону и служит для компенсации изменений температуры корпуса прибора.
Оба ПЭ включены в плечи измерительного моста сопротивлений. Структурно ИКОР-М состоит из датчика радиации, устройства управления, устройства вывода информации, блока питания.
Весь датчик в сборе смонтирован в камере, вакуумированной до давления 110-4 мм.рт.ст. Входной оптический фильтр является частью этой камеры (сварен с ней). Вакуумная камера и блок электроники размещены в общем металлическом теплоемком корпусе. Радиометр расположен на ИСЗ так, что его оптическая ось постоянно направлена в надир.
При включении радиометра, в отсутствии радиации, в нагреватель опорного ПЭ подается заданное напряжение, мощность которого с большой точностью сохраняется неизменной. Измерительный мост настроен так, что устройство управления одновременно подает напряжение в нагреватель рабочего ПЭ, мощность которого балансирует мост. Обе эти мощности практически равны (приемные элементы по возможности идентичны и размещены на едином теплостоке). При освещении рабочего ПЭ напряжение разбаланса в диагонали моста измеряется с помощью прецизионного аналого-цифрового преобразователя (АЦП) и подается в микроконтроллер устройства управления. Здесь производится формирование управляющего воздействия. С помощью встроенного в микроконтроллер цифро-аналогового преобразователя формируется напряжение, которое через согласующий усилитель подается в нагреватель рабочего ПЭ, обеспечивая балансировку моста. При этом температура ПЭ с требуемой точностью поддерживается неизменной (равной температуре опорного ПЭ). Разность мощностей электрического тока, выделяемых в нагревателях, пропорциональна мощности падающего на рабочий ПЭ излучения. Значения сопротивлений нагревателей известны и хранятся в энергонезависимой памяти микроконтроллера устройства управления. Вычисление результата измерений сводится к определению мощности электрического тока в нагревателе рабочего ПЭ, что осуществляется под управлением программы в микроконтроллере. Результаты измерений подвергаются фильтрации и масштабированию, после чего под управлением микроконтроллера передаются во внешний накопитель данных. Кроме того, одновременно выводится температура корпуса ИКОР-М, что позволяет в дальнейшем с помощью математической обработки устранить возможный долговременный температурный дрейф рядов измерений УКР. Градуировка ИКОР-М производится по прямой солнечной радиации с использованием прецизионных пиргелиометров, привязанных к эталону.
Технические характеристики ИКОР-М:
Энергетический диапазон – 50–500 Вт/м2, спектральный диапазон – 0,3-4,0 мкм, относительная погрешность измерений – не более ±1%, постоянная времени – не более 10 с, угол обзора - 60, режим работы – непрерывный, скорость отсчетов 1/с.
В докладе будут сообщены необходимые технические и научные подробности, представлены иллюстрированные материалы.