(57)【要約】【課題】電波吸収体の中で温度差が発生することを抑制できるマイクロ波放射計を得る。【解決手段】観測用マイクロ波を反射する主反射鏡４と、低温校正用マイクロ波を反射する低温校正用反射鏡６と、高温校正用マイクロ波を放射する高温校正源７と、観測用マイクロ波を受信し、低温校正位置で低温校正用マイクロ波を受信し、高温校正位置で高温校正用マイクロ波を受信する一次放射器５とを備え、高温校正源７は、開口部９ａが形成された収容箱９と、収容箱９の内側に設けられた電波吸収体１０と、収容箱９の外側を覆ったＭＬＩ１１と、収容箱９の壁を加熱するヒータ１２と、電波吸収体１０の温度を検出する第１の温度センサ１３とを有し、低温校正用マイクロ波の強度の値、深宇宙の温度の値、高温校正用マイクロ波の強度の値および電波吸収体１０の温度の値を用いて、測定される観測対象の温度の値を校正する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースに回転可能に設けられる構体と、
前記構体に連結体を介して固定され、観測対象から入射する観測用マイクロ波を反射する主反射鏡と、
前記構体に固定され、前記構体が回転するとともに移動して、前記主反射鏡に反射された前記観測用マイクロ波を受信する一次放射器とを備え、
前記一次放射器が受信した前記観測用マイクロ波の強度の値を用いて前記観測対象の温度を測定するマイクロ波放射計であって、
前記ベースに固定され、深宇宙から入射する低温校正用マイクロ波を反射して、低温校正位置にある前記一次放射器に前記低温校正用マイクロ波を入射させる低温校正用反射鏡と、
前記ベースに固定され、高温校正用マイクロ波を放射し、高温校正位置にある前記一次放射器に前記高温校正用マイクロ波を入射させる高温校正源とを備え、
前記高温校正源は、
前記高温校正位置にある前記一次放射器に対向する開口部が形成された収容箱と、
前記収容箱の内側に設けられた、前記高温校正用マイクロ波を放射する複数の電波吸収体と、
前記収容箱の外側を覆った断熱材と、
前記収容箱の壁に設けられ、前記壁を加熱する加熱手段と、
前記電波吸収体に設けられ、前記電波吸収体の温度を検出する第１の温度センサとを有し、
前記一次放射器が受信した前記低温校正用マイクロ波の強度の値と、前記深宇宙の温度の値と、前記一次放射器が受信した前記高温校正用マイクロ波の強度の値と、そのときに前記第１の温度センサによって検出された前記電波吸収体の温度の値とを用いて、前記一次放射器が受信する前記観測用マイクロ波の強度の値から測定される前記観測対象の温度の値を校正することを特徴とするマイクロ波放射計。
【請求項２】
前記高温校正源は、
前記収容箱に設けられた、前記収容箱の温度を検出する第２の温度センサと、
前記第２の温度センサから前記収容箱の温度の値が入力され、前記収容箱の温度が一定となるように、前記ヒータの駆動を制御する制御部とをさらに有したことを特徴とする請求項１に記載のマイクロ波放射計。
【請求項３】
前記収容箱の前記開口部に対向して前記構体に固定され、前記収容箱の内側を加熱しながら、前記構体とともに回転する熱制御パネルをさらに備えていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のマイクロ波放射計。
【請求項４】
前記収容箱は、前記開口部の周縁部であって、前記熱制御パネルの回転方向に沿った領域に、前記開口部より内側に向かって折曲した内側ひさし部を含んでいることを特徴とする請求項３に記載のマイクロ波放射計。
【請求項５】
前記収容箱は、前記開口部の周縁部であって、前記熱制御パネルの回転方向に交差した領域に、前記開口部より外側に向かって折曲した外側ひさし部を含んでいることを特徴とする請求項３または請求項４に記載のマイクロ波放射計。
【請求項６】
前記熱制御パネルには、前記収容箱の前記開口部に対向可能な孔部が形成されており、前記孔部には前記一次放射器が挿入されていることを特徴とする請求項３ないし請求項５の何れか１項に記載のマイクロ波放射計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、観測対象から入射する観測用マイクロ波を反射する主反射鏡と、主反射鏡で反射された観測用マイクロ波を受信する一次放射器とを備え、受信した観測用マイクロ波を用いて観測対象の温度を測定するマイクロ波放射計に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、人工衛星に回転可能に取り付けられる構体と、この構体に連結体を介して固定され、観測対象から入射する観測用マイクロ波を反射する主反射鏡と、人工衛星に固定され、深宇宙から入射する低温校正用マイクロ波を反射する低温校正用反射鏡と、人工衛星に固定され、高温校正用マイクロ波を放射する高温校正源と、構体に固定され、構体の回転にともなって移動する一次放射器とを備え、高温校正源は、開口部が形成され収容箱と、この収容箱の内側に取り付けられ、高温校正用マイクロ波を放射する電波吸収体と、この電波吸収体に取り付けられたヒータと、電波吸収体に取り付けられた温度センサとを有したマイクロ波放射計が知られている（例えば、特許文献１参照）。
このものの場合、一次放射器が主反射鏡に反射された観測用マイクロ波を受信して、受信した観測用マイクロ波を用いて観測対象の温度を測定する。
また、このマイクロ波放射計は、一次放射器が、低温校正用反射鏡に反射された低温校正用マイクロ波を受信し、高温校正源から放射された高温校正用マイクロ波を受信して、一次放射器が受信した低温校正用マイクロ波の強度の値と、深宇宙の温度の値と、一次放射器が受信した高温校正用マイクロ波の強度の値と、そのときに温度センサによって検出された電波吸収体の温度の値とを用いて、一次放射器が受信する観測用マイクロ波の強度の値を校正する。
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１６２２８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このものの場合、電波吸収体にヒータが取り付けられているので、電波吸収体の中で、ヒータに近い領域は高温となり、ヒータから遠い領域は低温となってしまい、電波吸収体の中で温度差が発生してしまう。
これにより、温度センサが検出した電波吸収体の温度と、そのときに一次放射器に受信された高温校正用マイクロ波を放射した電波吸収体の温度との間に差が生じてしまい、校正の精度が悪いという問題点があった。
【０００５】
この発明は、上述のような問題点を解決することを課題とするものであって、その目的は、電波吸収体の中で温度差が発生することを抑制することができるマイクロ波放射計を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係るマイクロ波放射計は、ベースに回転可能に設けられる構体と、前記構体に連結体を介して固定され、観測対象から入射する観測用マイクロ波を反射する主反射鏡と、前記構体に固定され、前記構体が回転するとともに移動して、前記主反射鏡に反射された前記観測用マイクロ波を受信する一次放射器とを備え、前記一次放射器が受信した前記観測用マイクロ波の強度の値を用いて前記観測対象の温度を測定するマイクロ波放射計であって、前記ベースに固定され、深宇宙から入射する低温校正用マイクロ波を反射して、低温校正位置にある前記一次放射器に前記低温校正用マイクロ波を入射させる低温校正用反射鏡と、前記ベースに固定され、高温校正用マイクロ波を放射し、高温校正位置にある前記一次放射器に前記高温校正用マイクロ波を入射させる高温校正源とを備え、前記高温校正源は、前記高温校正位置にある前記一次放射器に対向する開口部が形成された収容箱と、前記収容箱の内側に設けられた、前記高温校正用マイクロ波を放射する複数の電波吸収体と、前記収容箱の外側を覆った断熱材と、前記収容箱の壁に設けられ、前記壁を加熱する加熱手段と、前記電波吸収体に設けられ、前記電波吸収体の温度を検出する第１の温度センサとを有し、前記一次放射器が受信した前記低温校正用マイクロ波の強度の値と、前記深宇宙の温度の値と、前記一次放射器が受信した前記高温校正用マイクロ波の強度の値と、そのときに前記第１の温度センサによって検出された前記電波吸収体の温度の値とを用いて、前記一次放射器が受信する前記観測用マイクロ波の強度の値から測定される前記観測対象の温度の値を校正する。
【発明の効果】
【０００７】
この発明に係るマイクロ波放射計によれば、加熱手段が収容箱を加熱することで、この収容箱の内側に設けられた電波吸収体の全体が加熱されるので、電波吸収体の中で温度差が発生することを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、この発明の各実施の形態を図に基づいて説明するが、各図において、同一または相当の部材、部位については、同一符号を付して説明する。
実施の形態１．
図１は、この実施の形態に係るマイクロ波放射計を示す斜視図である。
この実施の形態に係るマイクロ波放射計は、観測対象である地球表面または大気から放射される観測用マイクロ波を受信し、この観測用マイクロ波の波長分布を測定することにより、水蒸気量、海面水温、海氷密接度等の物理量の分布を算出することを目的とした輝度温度分布測定装置である。
このマイクロ波放射計は、ベースである人工衛星１に回転可能に取り付けられた構体２と、この構体２にトラス構造の連結棒３を介して固定された主反射鏡４と、構体２に固定された一次放射器５と、人工衛星１に固定された低温校正用反射鏡６と、人工衛星１に固定された高温校正源７とを備えている。
構体２は、制御機器および電源機器等を内蔵している。
【０００９】
構体２は回転中心軸８を中心に回転し、連動して、主反射鏡４が回転中心軸８を中心に回転し、一次放射器５が回転中心軸８を中心に同心円上を移動する。
主反射鏡４は、地球表面または大気から入射する観測用マイクロ波を反射し、一次放射器５は、主反射鏡４に反射された観測用マイクロ波を受信する。
低温校正用反射鏡６は、深宇宙から入射する低温校正用マイクロ波を反射し、一次放射器５は、低温校正位置にあるときに、低温校正用反射鏡６に反射された低温校正用マイクロ波を受信する。
高温校正源７は、高温校正用マイクロ波を放射し、一次放射器５は、高温校正位置にあるときに、高温校正源７から放射された高温校正用マイクロ波を受信する。
【００１０】
図２は図１のマイクロ波放射計の要部を示す断面図である。
高温校正源７は、開口部９ａが形成された収容箱９と、この収容箱９の内側に取り付けられた複数の電波吸収体１０と、収容箱９の外側を覆った断熱材であるＭＬＩ１１とを有している。
収容箱９は、構体２側に開口部９ａが形成された中空直方体形状であり、反構体２側の面であるトッププレート９ｂと、側面である４枚の側面プレート９ｃとから構成されている。
電波吸収体１０は、四角錘形状であり、底面がトッププレート９ｂに固定され、先端部が開口部９ａに指向している。
また、電波吸収体１０は、誘電体材料から構成されており、不要な電波の反射を抑制する。
【００１１】
また、この高温校正源７は、トッププレート９ｂおよび側面プレート９ｃのそれぞれの外面に取り付けられた、収容箱９を加熱する複数の加熱手段であるヒータ１２と、電波吸収体１０の表面に取り付けられた、電波吸収体１０の温度を検出する第１の温度センサ１３と、トッププレート９ｂおよび側面プレート９ｃのそれぞれの外面に取り付けられた、収容箱９の温度を検出する第２の温度センサ１４とを有している。
なお、ヒータ１２は、トッププレート９ｂおよび側面プレート９ｃの少なくとも何れか１つに取り付けられていればよい。
また、第１の温度センサ１３は、電波吸収体１０の内部に取り付けられてもよい。
ヒータ１２および第２の温度センサ１４は、構体２に収容された収容箱温度制御部（図示せず）に接続されており、この収容箱温度制御部は、第２の温度センサ１４から収容箱９の温度の値が入力され、収容箱９の温度が一定となるように、ヒータ１２の駆動を制御する。
また、収容箱温度制御部は、トッププレート９ｂおよび側面プレート９ｃのそれぞれの温度を独立して制御することができる。
ＭＬＩ１１は、最表層に、太陽光吸収率の小さい銀蒸着ＰＥＩ（ポリエーテルイミド）が使用されており、太陽光入射時におけるＭＬＩ１１の温度上昇を抑制する。
なお、ＭＬＩ１１の最表層は、銀蒸着ＰＥＩに限らず、例えば、銀蒸着テフロン（テフロンは登録商標）であってもよい。
ＭＬＩ１１が、収容箱９、ヒータ１２および第２の温度センサ１４を覆うことにより、太陽光の熱が、収容箱９、ヒータ１２および第２の温度センサ１４に影響することを抑制し、また、収容箱９、ヒータ１２および第２の温度センサ１４の熱が深宇宙へ漏れることを抑制する。
【００１２】
また、このマイクロ波放射計は、収容箱９の開口部９ａに対向して構体２に固定された熱制御パネル１５を備えている。
熱制御パネル１５は環状に形成されており、構体２が回転することで、熱制御パネル１５も回転するものの、熱制御パネル１５は常に収容箱９の開口部９ａに対向している。
熱制御パネル１５の下面には、熱制御パネル１５を加熱するヒータ１６と、熱制御パネル１５の温度を検出する第３の温度センサ１７とが取り付けられている。
ヒータ１６および第３の温度センサ１７は、構体２に収容されたパネル温度制御部（図示せず）に接続されており、このパネル温度制御部は、第３の温度センサ１７から熱制御パネル１５の温度の値が入力され、熱制御パネル１５の温度が一定となるように、ヒータ１６の駆動を制御する。
熱制御パネル１５は、断熱材から構成されたスペーサ１８を介して構体２に固定されている。
これにより、構体２からの温度の影響を低減させて、熱制御パネル１５の温度を独立して制御することができる。
熱制御パネル１５は、太陽光吸収率が小さく、かつ、赤外放射率の大きい白色塗装で表面処理されており、これにより、太陽光入射時における熱制御パネル１５の温度上昇を抑制する。
【００１３】
次に、この実施の形態に係るマイクロ波放射計の動作について説明する。
構体２は、回転中心軸８を中心に、１．５秒に一回転の速度で人工衛星１に対して、回転し、連動して、一次放射器５が移動し、主反射鏡４および熱制御パネル１５が回転する。
一次放射器５が高温校正位置に移動したときには、高温校正源７から放射された高温校正用マイクロ波を一次放射器５が受信する。
次に、一次放射器５が低温校正位置に移動したときには、低温校正用反射鏡６に反射された低温校正用マイクロ波を一次放射器５が受信する。
マイクロ波放射計は、一次放射器５が受信した高温校正用マイクロ波の強度の値と、そのときに第１の温度センサ１３が検出した電波吸収体１０の温度の値と、一次放射器５が受信した低温校正用マイクロ波の強度の値と、深宇宙の温度の値とを用いて、観測用マイクロ波の強度の値と、地球表面または大気の温度の値との相関式を算出する。
次に、マイクロ波放射計は、この相関式を用いて、一次放射器５が受信する観測用マイクロ波の強度の値から測定される地球表面または大気の温度の値を校正する。
構体２が一回転する間に、一次放射器５は、観測用マイクロ波、高温校正用マイクロ波および低温校正用マイクロ波のそれぞれを受信するので、一次放射器５が受信する観測用マイクロ波の強度の値から測定される地球表面または大気の温度の値を、１．５秒毎に繰り返し校正することができる。
その結果、測定される地球表面または大気の温度の精度を向上させることができる。
【００１４】
以上説明したように、この実施の形態に係るマイクロ波放射計によれば、ヒータ１２により高温校正源７の収容箱９の壁が加熱され、この収容箱９の内側に設けられた電波吸収体１０の全体が加熱されるので、電波吸収体１０の中で温度差が発生することを抑制することができる。
その結果、マイクロ波放射計の校正の精度を向上させることができ、マイクロ波放射計による観測対象の温度の測定の精度を向上させることができる。
実際、本願発明者は、収容箱９の温度を２０℃にして、電波吸収体１０の温度をほぼ２０℃となるように制御することができた。
また、軌道上を模擬した熱解析の結果、電波吸収体１０の中での温度差を２℃以下とすることが確認できた。
【００１５】
また、第２の温度センサ１４が収容箱９の温度を検出し、収容箱温度制御部が、第２の温度センサ１４によって検出された収容箱９の温度の値が入力され、収容箱９の温度が一定となるようにヒータ１２の駆動を制御するので、収容箱９の温度変化を低減させることができ、マイクロ波放射計の校正の精度を向上させることができる。
【００１６】
また、熱制御パネル１５が、収容箱９の開口部９ａに対向し、収容箱９の内側を加熱しながら、構体２とともに回転するので、電波吸収体１０の温度変化を低減させることができる。
【００１７】
なお、この実施の形態では、ヒータ１２および第２の温度センサ１４が収容箱９の外面に取り付けられたマイクロ波放射計について説明したが、勿論このものに限らず、ヒータ１２および第２の温度センサ１４が収容箱９の内面に取り付けられたマイクロ波放射計であってもよい。
【００１８】
また、この実施の形態では、加熱手段として、ヒータ１２を例に説明したが、勿論このものに限らない。例えば、ペルチェ素子を用いて収容箱９を加熱してもよい。
【００１９】
実施の形態２．
図３は、この実施の形態に係るマイクロ波放射計の要部を示す断面図、図４は、図３の収容箱９および電波吸収体１０を示す斜視図である。
この実施の形態に係るマイクロ波放射計は、収容箱９が内側ひさし部９ｄを含んでいる。
この内側ひさし部９ｄは、開口部９ａの周縁部であって、熱制御パネル１５の回転方向に沿った領域に、収容箱９の内側に向かって折曲されて形成されており、先端部が熱制御パネル１５の側面に指向している。
その他の構成は、実施の形態１と同様である。
【００２０】
この実施の形態に係るマイクロ波放射計によれば、収容箱９に内側ひさし部９ｄが形成されているので、熱制御パネル１５の幅を狭くして小型にすることができる。
その結果、熱制御パネル１５から深宇宙への熱の伝達を抑制することができ、ヒータ１６で消費される電力を低減させることができる。
【００２１】
実施の形態３．
図５は、この実施の形態に係るマイクロ波放射計の要部を示す平面図、図６は、図５の収容箱９および電波吸収体１０を示す斜視図、図７は、図５の収容箱９および熱制御パネル１５を示す斜視図である。
この実施の形態に係るマイクロ波放射計は、収容箱９が外側ひさし部９ｅを含んでいる。
この外側ひさし部９ｅは、開口部９ａの周縁部であって、熱制御パネル１５の回転方向に交差した領域に取り付けられた、収容箱９の外側に向かって折曲されたＬ字形状の板である
外側ひさし部９ｅは、断熱材から構成されたスペーサ１９を挟んで締結手段２０によって側面プレート９ｃに固定されている。
これにより、外側ひさし部９ｅの温度が変化した場合であっても、外側ひさし部９ｅのから側面プレート９ｃへの熱の流入出を抑制することができる。
その他の構成は、実施の形態２と同様である。
【００２２】
この実施の形態に係るマイクロ波放射計によれば、収容箱９に外側ひさし部９ｅが形成されているので、収容箱９と熱制御パネル１５との間から、太陽光が直接、電波吸収体１０に入射することが抑制され、また、太陽光が熱制御パネル１５に反射して、電波吸収体１０に入射することが抑制される。
また、この外側ひさし部９ｅにより、電波吸収体１０の熱が深宇宙へ漏れることが抑制される。
その結果、電波吸収体１０の温度をより均一にすることができる。
【００２３】
実施の形態４．
図８は、この発明の実施の形態４に係るマイクロ波放射計の要部を示す平面図である。
この実施の形態に係るマイクロ波放射計は、熱制御パネル１５に、収容箱９の開口部９ａに対向可能な孔部１５ａが形成されている。
この孔部１５ａには、一次放射器５が挿入されている。
その他の構成は、実施の形態３と同様である。
【００２４】
この実施の形態に係るマイクロ波放射計によれば、熱制御パネル１５に、一次放射器５が挿入される孔部１５ａが形成されているので、一次放射器５と熱制御パネル１５との間から、太陽光が直接、電波吸収体１０に入射することが抑制され、また、電波吸収体１０の熱が深宇宙へ漏れることを抑制することができる。
また、熱制御パネル１５は、常に、電波吸収体１０と対向するので、電波吸収体１０の温度の変化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】この発明の実施の形態１に係るマイクロ波放射計を示す斜視図である。
【図２】図１のマイクロ波放射計の要部を示す断面図である。
【図３】この発明の実施の形態２に係るマイクロ波放射計の要部を示す断面図である。
【図４】図３の収容箱および電波吸収体を示す斜視図である。
【図５】この発明の実施の形態３に係るマイクロ波放射計の要部を示す平面図である。
【図６】図５の収容箱および電波吸収体を示す斜視図である。
【図７】図５の収容箱および熱制御パネルを示す斜視図である。
【図８】この発明の実施の形態４に係るマイクロ波放射計の要部を示す平面図である。
【符号の説明】
【００２６】
１  人工衛星（ベース）、２  構体、３  連結棒、４  主反射鏡、５  一次放射器、６  低温校正用反射鏡、７  高温校正源、８  回転中心軸、９  収容箱、９ａ  開口部、９ｂ  トッププレート、９ｃ  側面プレート、９ｄ  内側ひさし部、９ｅ  外側ひさし部、１０  電波吸収体、１１  ＭＬＩ（断熱材）、１２  ヒータ（加熱手段）、１３  第１の温度センサ、１４  第２の温度センサ、１５  熱制御パネル、１５ａ  孔部、１６  ヒータ、１７  第３の温度センサ、１８  スペーサ、１９  スペーサ、２０  締結手段。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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