In SBRC, la reattività di un sensore IR viene misurata come una scatola nera per ottenere la sua intera uscita durante la visualizzazione della radiazione da una sorgente (es. corpo nero). Al contrario, in SIRC, la reattività di un sensore BLIP pieno o almeno vicino, che può essere soddisfatto dalla maggior parte dei sensori di bordo, viene calcolato modellando la relazione tra la radiazione di fondo incidente e la sua risposta. In sostanza, SBRC è un metodo basato sulla misurazione mentre SIRC è basato sulla modellazione. Particolarmente, la responsività qui si riferisce semplicemente alla componente lineare dell'intera relazione tra DN e radianza illustrata sopra. Credito:Qiang Guo, Fuchun Chen, Xiangyang Li, Boyang Chen, Xin Wang, Guilin Chen, e Caiying Wei
La calibrazione radiometrica (RC) garantisce misurazioni da sensori fotonici a infrarossi con una certa precisione, dove una sorgente di radiazioni tradizionale introdurrà inaspettate incertezze per il degrado. Per superare tale limite, Scienziato in Cina ha proposto un principio RC (SIRC) indipendente dalla sorgente originale modellando la radiazione di fondo incidente a rilevatori di HgCdTe fotoconduttivi e fotovoltaici, rispettivamente. SIRC garantirà un servizio stabile a lungo termine dei satelliti meteorologici geostazionari cinesi e trarrà vantaggio dalla futura costellazione di microsatelliti a infrarossi per applicazioni climatiche.
Per garantire misurazioni da sensori fotonici a infrarossi (IR) con una certa precisione, la calibrazione radiometrica (RC) viene implementata per determinare la responsività radiometrica del sensore e solitamente viene risolta confrontando con una sorgente di radiazioni (es. corpo nero), chiamato source based RC (SBRC). Il metodo SBRC fornisce un modo ragionevole di calibrazione, dove il sensore mirato viene misurato come una scatola nera per ottenere la sua intera uscita quando si visualizza la radiazione incidente da una sorgente. Però, ci sono tre principali limitazioni intrinseche nel design, aspetti produttivi e applicativi per SBRC rispettivamente. in primo luogo, poiché alcune caratteristiche non ideali di una sorgente (cioè l'emissività di un corpo nero disponibile è assolutamente inferiore all'unità) esistono in natura, l'ulteriore incertezza da tale fonte ai risultati finali della calibrazione è inevitabile. In secondo luogo, è difficile garantire che un corpo nero ben qualificato insieme a qualche relativo assemblaggio sia dotato di tutti i sensori IR, in particolare per chi è a bordo delle popolari piattaforme micro-satellitari. Finalmente, fonti diverse porteranno ulteriori difficoltà per unificare i costi di tracciabilità per diversi sensori, il che è inaccettabile per le attuali ricerche sul clima e sui cambiamenti climatici.
In un nuovo articolo pubblicato su Luce:scienza e applicazioni , un team di scienziati, guidato dal professor Qiang Guo del National Satellite Meteorological Center, Amministrazione meteorologica cinese, Cina, e collaboratori dello Shanghai Institute of Technical Physics, L'Accademia cinese delle scienze ha proposto un principio RC (SIRC) indipendente dalla fonte originale basato sulla modellazione invece del confronto per SBRC, dove la radiazione di fondo incidente al rivelatore, come un fattore dominante che influenza le caratteristiche di reattività di un sensore fotonico, è modellato per implementare RC per entrambi i due tipi fondamentali (fotoconduttivo e fotovoltaico) di rivelatori fotonici di HgCdTe. Il SIRC richiede semplicemente le informazioni sulla temperatura dei componenti principali di un sensore diverse da una sorgente complessa e dal suo assemblaggio, e fornisce un modo tracciabile a costi di incertezza inferiori rispetto al tradizionale SBRC.
un, Distorsioni mensili delle bande FY-2G VISSR IR1-IR3 con metodo IBBC. B, Distorsioni mensili delle bande FY-2G VISSR IR1-IR3 con metodo SIRC. C, Grafici a dispersione delle osservazioni collocate tra banda FY-2G IR1 e IASI con metodo IBBC. D, Grafici a dispersione delle osservazioni collocate tra banda FY-2G IR1 e IASI con metodo SIRC. Credito:Qiang Guo, Fuchun Chen, Xiangyang Li, Boyang Chen, Xin Wang, Guilin Chen, e Caiying Wei
In sostanza, le caratteristiche della risposta calibrata del sensore sono indipendenti da tale fonte nota e controllata (es. corpo nero per un sensore IR), il che implica che possiamo ottenerli in altri modi, per esempio. modellazione con i fattori di impatto dominanti, invece di quella tradizionale utilizzando la misurazione con una sorgente. Questi scienziati riassumono il principio operativo di SIRC:
"Proponiamo il principio SIRC che stabilisce una nuova metodologia per calibrare un sensore fotonico infrarosso modellando la relazione tra la radiazione di fondo incidente e la sua risposta per i rivelatori fotonici IR disponibili, soprattutto per l'utilizzo dello spazio. I principali difetti e limiti di SBRC sono completamente superati in SIRC, per esempio. senza ulteriori incertezze dalla fonte, senza una sorgente complessa o il suo assemblaggio da equipaggiare, e facile da tracciare con alcune informazioni sulla temperatura misurata per fornire misurazioni più affidabili da un sensore."
"Si prevede che il principio SIRC proposto stabilisca una soluzione completamente nuova sia per la progettazione che per lo sviluppo di un sensore fotonico IR spaziale, nonché la corrispondente elaborazione di calibrazione radiometrica a terra, e in particolare avvantaggia l'accuratezza della misurazione IR della costellazione di microsatelliti in un modo più applicabile."
"Il SIRC viene implementato nei satelliti Fengyun-2 (FY-2G e FY-2F) dal 2019, che assicura un servizio stabile a lungo termine dei satelliti meteorologici geostazionari cinesi per il sistema di osservazione globale nell'ambito dell'Organizzazione meteorologica mondiale. Inoltre, un set di dati Fengyun-2 tracciabile per un periodo di 20 anni da ricalibrare con SIRC andrà a beneficio delle ulteriori applicazioni climatiche".
