(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースに対して回転可能に設けられた構体と、
前記構体に対して固定され、観測対象からの観測用マイクロ波を反射する主反射鏡と、
前記構体に対して固定され、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、
前記ベースに対して固定され、深宇宙からの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、
前記ベースに対して固定され、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、前記高温校正用マイクロ波を放射する電波吸収体と、
前記収容箱の外側を覆った断熱材と、
電力が供給されることにより前記電波吸収体を加熱する第１の加熱装置と、
前記第１の加熱装置へ電力が供給される回路を開閉する第１のスイッチと、
前記電波吸収体の温度を検出する温度検出装置と、
前記温度検出装置の検出温度に基づいて、前記電波吸収体の温度が目標温度となるように前記第１のスイッチを制御する温度制御装置とを有し、
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、そのときの前記温度検出装置の検出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マイクロ波放射計における前記高温校正源の制御方法であるマイクロ波放射計用高温校正源の温度制御方法であって、
前記検出温度と前記目標温度との差から前記第１の加熱装置への供給電力量を単位時間ごとに算出する供給電力量算出工程と、
前記単位時間を複数の区分時間に分け、前記第１の加熱装置へ電力が供給される複数の前記区分時間が前記単位時間の中で分散される供給電力パターンを前記供給電力量に応じて決める供給電力パターンテーブルを用いて、前記供給電力量に応じて、前記区分時間ごとに前記第１のスイッチを制御するスイッチ制御工程とを備えたことを特徴とするマイクロ波放射計用高温校正源の温度制御方法。
【請求項２】
前記高温校正源は、
電力が供給されることにより前記電波吸収体を加熱し、前記第１の加熱装置よりも発熱量が小さい第２の加熱装置と、
前記第２の加熱装置へ電力が供給される回路を開閉する第２のスイッチとをさらに有し、
前記供給電力量算出工程では、前記検出温度と前記目標温度との差から前記第１の加熱装置および前記第２の加熱装置への供給電力量を前記単位時間ごとに算出し、
前記スイッチ制御工程では、前記供給電力量に応じて、前記区分時間ごとに前記第２のスイッチを制御することを特徴とする請求項１に記載のマイクロ波放射計用高温校正源の温度制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、人工衛星等の宇宙機に搭載されるマイクロ波放射計用高温校正源の温度制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、人工衛星に回転可能に取り付けられた構体と、構体に対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、人工衛星に対して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、人工衛星に対して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、構体に対して固定され、主反射鏡により反射された観測用マイクロ波、低温校正用反射鏡により反射された低温校正用マイクロ波および高温校正源により放射された高温校正用マイクロ波を受信する一次放射器とを備えたマイクロ波放射計が知られている。
【０００３】
高温校正源は、高温校正用マイクロ波を放射する電波吸収体と、電波吸収体の温度を検出する温度センサと、電波吸収体に取り付けられたヒータと、ヒータへの電力の供給を制御するヒータ制御装置とを有している。ヒータ制御装置は、単位時間ごとに温度センサの検出温度と目標温度とを比較して、温度センサの検出温度が目標温度よりも低い場合には、単位時間の間、ヒータへ電力を供給しつづけ、温度センサの検出温度が目標温度よりも高い場合には、単位時間の間、ヒータへの電力の供給を停止する。これにより、電波吸収体の温度が目標温度に近い温度となる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１６２２８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来のマイクロ波放射計では、単位時間の間、ヒータに電力が常に供給されるか、または、ヒータへの電力の供給が常に停止されるので、目標温度を中心に電波吸収体の温度のオーバーシュートや温度変動（ハンチング）が生じてしまい、電波吸収体の温度を高精度に制御することができないという問題点があった。
【０００６】
この発明は、電波吸収体の温度をより高精度に制御することができるマイクロ波放射計用高温校正源の温度制御方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係るマイクロ波放射計用高温校正源の温度制御方法は、ベースに対して回転可能に設けられた構体と、前記構体に対して固定され、観測対象からの観測用マイクロ波を反射する主反射鏡と、前記構体に対して固定され、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、前記ベースに対して固定され、深宇宙からの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、前記ベースに対して固定され、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、前記高温校正用マイクロ波を放射する電波吸収体と、前記収容箱の外側を覆った断熱材と、電力が供給されることにより前記電波吸収体を加熱する第１の加熱装置と、前記第１の加熱装置へ電力が供給される回路を開閉する第１のスイッチと、前記電波吸収体の温度を検出する温度検出装置と、前記温度検出装置の検出温度に基づいて、前記電波吸収体の温度が目標温度となるように前記第１のスイッチを制御する温度制御装置とを有し、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、そのときの前記温度検出装置の検出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マイクロ波放射計における前記高温校正源の制御方法であるマイクロ波放射計用高温校正源の温度制御方法であって、前記検出温度と前記目標温度との差から前記第１の加熱装置への供給電力量を単位時間ごとに算出する供給電力量算出工程と、前記単位時間を複数の区分時間に分け、前記第１の加熱装置へ電力が供給される複数の前記区分時間が前記単位時間の中で分散される供給電力パターンを前記供給電力量に応じて決める供給電力パターンテーブルを用いて、前記供給電力量に応じて、前記区分時間ごとに前記第１のスイッチを制御するスイッチ制御工程とを備えている。
【発明の効果】
【０００８】
この発明に係るマイクロ波放射計用高温校正源の温度制御方法によれば、電波吸収体の温度を検出する温度検出装置の検出温度と目標温度との差から電波吸収体を加熱する第１の加熱装置への供給電力量を単位時間ごとに算出する供給電力量算出工程と、算出した供給電力量に応じて、単位時間を複数に分けた区分時間ごとに第１のスイッチを制御するスイッチ制御工程とを備えているので、単位時間ごとに第１のスイッチを制御する場合と比較して、第１の加熱装置に供給される電力量を、算出された供給電力量に近づけることができる。その結果、電波吸収体の温度をより高精度に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【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の高温校正源本体および熱制御パネル装置を示す縦断面図である。
【図３】図１のマイクロ波放射計の要部を示す構成図である。
【図４】図３の第１の加熱装置へ供給される電力の時間変化と電波吸収体の温度の時間変化とを示す図である。
【図５】図３の温度制御装置に記憶されている第１の供給電力パターンテーブルを示す図である。
【図６】従来装置により加熱装置へ供給される電力の時間変化を示す図である。
【図７】図３の電力供給制御装置により第１の加熱装置へ供給される電力の時間変化を示す図である。
【図８】図３の温度制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図９】図３の電波吸収体の温度の実測値の時間変化を示す図である。
【図１０】図３の第１の加熱装置への供給電力量の実測値の時間変化を示す図である。
【図１１】図５の第１の供給電力パターンテーブルの変形例を示す図である。
【図１２】実施の形態２に係るマイクロ波放射計の温度制御装置に記憶されている第１の供給電力パターンテーブルを示す図である。
【図１３】図１２の第１の供給電力パターンテーブルにより第１の加熱装置へ供給される電力の時間変化を示す図である。
【図１４】実施の形態３に係るマイクロ波放射計の要部を示す構成図である。
【図１５】図１４の温度制御装置に記憶されている第１の供給電力パターンテーブルを示す図である。
【図１６】図１４の温度制御装置に記憶されている第２の供給電力パターンテーブルを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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。
【００１１】
実施の形態１．
図１は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。図において、マイクロ波放射計は、地球表面や大気などの観測対象から放射される観測用マイクロ波を受信して、この観測用マイクロ波の波長成分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。
【００１２】
マイクロ波放射計は、人工衛星（ベース）１に取り付けられた構体２と、構体２に取り付けられたトラス構造の連結棒３と、観測対象から放射された観測用マイクロ波を反射する主反射鏡４と、深宇宙から放射された低温校正用マイクロ波を反射する低温校正用反射鏡５と、高温校正用マイクロ波を放射する高温校正源本体６とを備えている。また、マイクロ波放射計は、主反射鏡４により反射された観測用マイクロ波、低温校正用反射鏡５により反射された低温校正用マイクロ波および高温校正源本体６により放射された高温校正用マイクロ波を受信する一次放射器７と、高温校正源本体６を加熱する熱制御パネル装置８とを備えている。
【００１３】
構体２は、構体２の中心を通る回転中心軸線９を中心に人工衛星１に対して回転可能となっている。構体２には、高温校正源本体６および熱制御パネル装置８へ電力を供給する電力供給制御装置２０が設けられている。
【００１４】
高温校正源本体６と、熱制御パネル装置８と、電力供給制御装置２０とから、高温校正源１００が構成されている。
【００１５】
主反射鏡４は、連結棒３を介して構体２に対して固定されている。したがって、主反射鏡４は、構体２の回転に連動して、回転中心軸線９を中心に回転する。
【００１６】
低温校正用反射鏡５および高温校正源本体６のそれぞれは、人工衛星１に対して固定されている。したがって、低温校正用反射鏡５および高温校正源本体６のそれぞれは、構体２の回転により、構体２に対する相対位置が変化する。
【００１７】
一次放射器７は、構体２に対して固定されている。したがって、一次放射器７は、構体２の回転に連動して、回転中心軸線９を中心に回転する。一次放射器７の位置は、一次放射器７が回転中心軸線９を中心に回転することにより、主反射鏡４により反射された観測用マイクロ波を受信する観測位置と、低温校正用反射鏡５により反射された低温校正用マイクロ波を受信する低温校正位置と、高温校正源本体６により放射される高温校正用マイクロ波を受信する高温校正位置とに変化する。
【００１８】
熱制御パネル装置８は、構体２と高温校正源本体６との間に配置されるようにして、構体２に固定されている。また、熱制御パネル装置８は、環状に形成されている。また、熱制御パネル装置８は、回転中心軸線９が熱制御パネル装置８の中心を通るように配置されている。また、熱制御パネル装置８は、構体２の回転に連動して、回転中心軸線９を中心に回転する。
【００１９】
図２は図１の高温校正源本体６および熱制御パネル装置８を示す縦断面図である。高温校正源本体６は、人工衛星１（図１）に対して固定された収容箱６１と、収容箱６１に収容された複数の電波吸収体６２と、電波吸収体６２の温度を検出する電波吸収体温度センサ６３と、収容箱６１を加熱する複数の収容箱ヒータ６４と、収容箱６１の温度を検出する複数の収容箱温度センサ６５と、収容箱６１を外側から覆った断熱材であるＭＬＩ（Ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）６６とを有している。
【００２０】
収容箱６１は、構体２から離れて設けられ収容箱６１の天井部分となるトッププレート６１１と、トッププレート６１１から構体２側に延び収容箱６１の側壁部分となる４枚の側面プレート６１２とから構成されている。つまり、収容箱６１の形状は、構体２側に開口部６１３が形成された中空直方体形状となっている。収容箱６１は、開口部６１３が熱制御パネル装置８に対向するように配置されている。また、収容箱６１は、熱制御パネル装置８が構体２の回転に連動して回転しても、開口部６１３が熱制御パネル装置８に常に対向するようになっている。
【００２１】
電波吸収体６２の形状は、四角錐形状となっている。電波吸収体６２は、電波吸収体６２の底面がトッププレート６１１に面接触するようにトッププレート６１１に固定されている。また、電波吸収体６２は、電波吸収体６２の先端部が開口部６１３に指向するように配置されている。電波吸収体６２を構成する材料は、誘電体材料となっている。したがて、電波吸収体６２による不要な電波の反射が抑制される。
【００２２】
電波吸収体温度センサ６３は、電波吸収体６２の表面に貼り付けられている。なお、電波吸収体温度センサ６３は、電波吸収体６２の内部に取り付けられてもよい。
【００２３】
収容箱ヒータ６４および収容箱温度センサ６５のそれぞれは、トッププレート６１１および側面プレート６１２のそれぞれに取り付けられている。また、収容箱ヒータ６４および収容箱温度センサ６５のそれぞれは、収容箱６１の外側に配置されている。また、収容箱ヒータ６４および収容箱温度センサ６５それぞれは、収容箱６１とＭＬＩ６６とに挟まれるようにして配置されている。なお、収容箱ヒータ６４および収容箱温度センサ６５は、収容箱６１の内側に配置されてもよい。
【００２４】
電波吸収体６２は、収容箱ヒータ６４が収容箱６１を加熱することにより、加熱される。つまり、収容箱ヒータ６４は、電波吸収体６２を間接的に加熱する。収容箱ヒータ６４が収容箱６１を介して電波吸収体６２を加熱するので、電波吸収体６２を直接的に加熱する場合と比較して、電波吸収体６２の温度のばらつきを抑制することができる。収容箱６１と電波吸収体６２との間では、熱伝導や放射により、熱の交換が行われる。したがって、収容箱温度センサ６５は、収容箱６１を介して電波吸収体６２の温度を検出する。つまり、収容箱温度センサ６５は、電波吸収体６２の温度を間接的に検出する。
【００２５】
ＭＬＩ６６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）が使用されている。これにより、太陽光がＭＬＩ６６に入射することによるＭＩＬ６６の温度上昇が抑制される。なお、ＭＬＩ６６の最表層には、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）が使用されてもよい。ＭＬＩ６６が収容箱６１、収容箱ヒータ６４および収容箱温度センサ６５を覆うことにより、太陽光の熱が、収容箱６１、収容箱ヒータ６４および収容箱温度センサ６５に影響することが抑制され、また、収容箱６１、収容箱ヒータ６４および収容箱温度センサ６５の熱が深宇宙へ漏れてしまうことが抑制される。
【００２６】
熱制御パネル装置８は、熱制御パネル本体８１と、熱制御パネル本体８１を加熱する複数の熱制御パネルヒータ８２と、熱制御パネル本体８１の温度を検出する熱制御パネル温度センサ８３と、構体２に固定され熱制御パネル本体８１を支持する断熱材のスペーサ８４とを有している。熱制御パネルヒータ８２および熱制御パネル温度センサ８３のそれぞれは、熱制御パネル本体８１の構体２側の面に取り付けられている。なお、熱制御パネルヒータ８２および熱制御パネル温度センサ８３は、熱制御パネル本体８１の電波吸収体６２側の面に取り付けられてもよい。
【００２７】
熱制御パネル本体８１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いる。これにより、太陽光が熱制御パネル本体８１に入射する時における熱制御パネル本体８１の温度上昇が抑制される。
【００２８】
電波吸収体６２は、熱制御パネルヒータ８２が熱制御パネル本体８１を加熱することにより、加熱される。つまり、熱制御パネルヒータ８２は、電波吸収体６２を間接的に加熱する。熱制御パネルヒータ８２が熱制御パネル本体８１を介して電波吸収体６２を加熱するので、電波吸収体６２を直接的に加熱する場合と比較して、電波吸収体６２の温度のばらつきを抑制することができる。電波吸収体６２と熱制御パネル本体８１との間では、放射により、熱の交換が行われる。したがって、熱制御パネル温度センサ８３は、熱制御パネル本体８１を介して電波吸収体６２の温度を検出する。つまり、熱制御パネル温度センサ８３は、電波吸収体６２の温度を間接的に検出する。
【００２９】
構体２と熱制御パネル本体８１との間にスペーサ８４が配置されているので、構体２の熱が、熱制御パネル本体８１、熱制御パネルヒータ８２および熱制御パネル温度センサ８３に影響することが抑制され、また、熱制御パネル本体８１、熱制御パネルヒータ８２および熱制御パネル温度センサ８３の熱が、構体２へ漏れてしまうことが抑制される。これにより、熱制御パネル本体８１の温度を構体２から独立して制御することができる。
【００３０】
収容箱ヒータ６４および熱制御パネルヒータ８２は、電熱器やペルチェ素子など、電力が供給されることにより加熱対象部材を加熱することができる部材から構成されている。
【００３１】
図３は図１のマイクロ波放射計の要部を示す構成図である。図において、収容箱ヒータ６４（図１）および熱制御パネルヒータ８２（図１）から、電波吸収体６２を加熱する第１の加熱装置１０１が構成されている。収容箱温度センサ６５および熱制御パネル温度センサ８３から、電波吸収体６２の温度を検出する温度検出装置１０２が構成されている。電力供給制御装置２０は、第１の加熱装置１０１への電力を供給する電源装置２１と、電源装置２１から第１の加熱装置１０１へ電力が供給される回路を開閉する第１のスイッチ２２と、第１のスイッチ２２を制御する温度制御装置２３とを有している。第１のスイッチ２２の状態がＯＮ状態の場合に電源装置２１から第１の加熱装置１０１へ電力が供給され、第１のスイッチ２２の状態がＯＦＦ状態の場合に電源装置２１から第１の加熱装置１０１への電力の供給が停止される。
【００３２】
温度制御装置２３には、温度検出装置１０２の検出温度が入力されるようになっている。温度制御装置２３には、第１のスイッチ２２を制御する温度制御プログラム２３１が組み込まれている。温度制御装置２３は、温度制御プログラム２３１により、温度検出装置１０２の検出温度に基づいて、電波吸収体６２の温度が目標温度となるように第１のスイッチ２２の状態をＯＮ状態またはＯＦＦ状態に切り替える制御であるＯＮ／ＯＦＦ制御を行う。温度制御装置２３は、トッププレート６１１（図２）、側面プレート６１２（図２）および熱制御パネル本体８１（図２）のそれぞれの温度を独立して制御することができるようになっている。
【００３３】
次に、マイクロ波放射計の校正について説明する。図１に示すように、構体２は、回転中心軸線９を中心に、１．５秒に一回転の速度で人工衛星１に対して回転する。これにより、一次放射器７が回転中心軸線９を中心に移動して、さらに、主反射鏡４および熱制御パネル装置８が回転中心軸線９を中心に回転する。
【００３４】
一次放射器７が移動して、一次放射器７の位置が高温校正位置となった場合に、一次放射器７は、高温校正源本体６から放射された高温校正用マイクロ波を受信する。その後、一次放射器７が移動して、一次放射器７の位置が低温校正位置となった場合に、一次放射器７は、低温校正用反射鏡５により反射された低温校正用マイクロ波を受信する。
【００３５】
マイクロ波放射計は、一次放射器７が受信した高温校正用マイクロ波の強度の値と、そのときに電波吸収体温度センサ６３が検出した電波吸収体６２の温度の値と、一次放射器７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と、観測対象の温度との相関式を算出する。
【００３６】
マイクロ波放射計は、算出した相関式を用いて、一次放射器７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観測対象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７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７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観測対象の温度の値は、１．５秒毎に繰り返して校正される。これにより、測定される観測対象の温度の精度が向上する。
【００３７】
次に、第１の加熱装置１０１への電力の供給の制御について説明する。図４は図３の第１の加熱装置１０１へ供給される電力の時間変化と電波吸収体６２の温度の時間変化とを示す図である。図４では、任意の時間における温度検出装置１０２の検出温度および第１の加熱装置１０１へ供給される電力が示されている。温度制御装置２３（図３）は、単位時間Δｔごとに第１の加熱装置１０１（図３）への供給電力量を算出する。以降、単位時間Δｔをフレームと呼ぶ。１フレームは、さらにｉ個に区分けされている。以降、区分けされた部分をセグメントと呼ぶ。各セグメントの長さ（時間）は、Δｔ／ｉである。
【００３８】
この例では、連続する３つのフレームの番号をｎ−１、ｎ、ｎ＋１とする。ただし、ｎは任意の自然数である。この例で用いる配列名や変数名は、一例であり、これら以外にどのような配列名や変数名であっても問題ない。また、この例では、変数の数が１個であるＴ（ｎ）等の配列を用いて説明するが、これは、説明を容易にするためであり、プログラム上、問題なければ複数の変数を用いた配列であっても問題ない。
【００３９】
温度検出装置１０２（図３）の検出温度は、各フレームの始まりの時刻であるサンプル時刻ｎ−１、ｎ、ｎ＋１・・・ごとにサンプルされ、温度制御装置２３に入力される。ここで、時刻の計測は、人工衛星１内からの時間情報によって行われる。なお、時刻の計測は、これに限らず、例えば、温度制御装置２３内に時間計測装置を設けて、この時間計測装置による時間情報によって行われてもよい。
【００４０】
温度制御装置２３は、温度制御プログラム２３１により、予め設定された目標温度Ｔ０および温度検出装置１０２の検出温度に基づいて、第１のスイッチ２２に信号を送り、電源装置２１から第１の加熱装置１０１への電力の供給を制御する。
【００４１】
ここで、第１のスイッチ２２の状態は、電源装置２１から第１の加熱装置１０１への電力の供給がされるＯＮ状態と、電源装置２１から第１の加熱装置１０１への電力の供給が遮断されるＯＦＦ状態との何れか一方の状態のみとなるので、電源装置２１から第１の加熱装置１０１へ供給される電力は、電源装置２１の電力の０％または１００％の何れかとなる。
【００４２】
温度制御装置２３の動作は、基本的には一般的なＰＩＤ制御プログラムによる動作に類似する。本発明は、第１の加熱装置１０１への供給電力量の算出を各サンプル時刻ｎで１フレームごとに行い、さらに、算出された供給電力量に応じてセグメントごとに第１のスイッチ２２が制御されるように、予めパターン化されていることに特徴がある。
【００４３】
温度制御装置２３には、温度制御パラメータである、目標温度Ｔ０、ゲインＫＰ、積分時間τＩ、微分時間τＤが設定されている。これらの温度制御パラメータの値は、最適値を持つが、電波吸収体６２の熱容量や放熱特性などにより異なるため、温度制御ケースごとに最適化をする必要がある。
【００４４】
温度制御装置２３は、目標温度Ｔ０と、各サンプル時刻ｎ−２、ｎ−１、ｎにおける温度検出装置１０２の検出温度との差（偏差）ｅｎ−２、ｅｎ−１、ｅｎを算出し、算出された差ｅｎ−２、ｅｎ−１、ｅｎを用いて、下記の式（１）、（２）から、フレームｎにおける第１の加熱装置１０１への供給電力量Ｑｎを算出するようになっている。
【００４５】
Ｑｎ＝Ｑｎ−１＋ΔＱｎ      （１）
ΔＱｎ＝ＫＰ｛（ｅｎ−ｅｎ−１）＋（Δｔ／τＩ）ｅｎ＋（ΔＤ／Δｔ）（ｅｎ−２ｅｎ−１＋ｅｎ−２）｝      （２）
【００４６】
温度制御装置２３は、第１のスイッチ２２のための第１の供給電力パターンテーブルを記憶している。図５は図３の温度制御装置２３に記憶されている第１の供給電力パターンテーブルを示す図である。この例では、１フレームあたりのセグメント数をｉ＝５としている。セグメント数が大きいほど、温度制御装置２３による温度制御の精度が向上する。セグメント数の上限値は、温度制御装置２３の処理能力や第１のスイッチ２２の切替速度などによって決められる。
【００４７】
図において、Ｑｍａｘは、１フレームの全時間に渡って、第１の加熱装置１０１に電力を供給した場合、つまり、全てのセグメントにおいて第１のスイッチ２２の状態がＯＮ状態であった場合の１フレームあたりの供給電力量である。したがって、Ｑｍａｘは、１フレームにおいて第１の加熱装置１０１へ供給できる最大供給電力量である。
【００４８】
上記の式（１）、（２）から算出される供給電力量Ｑｎと最大供給電力量Ｑｍａｘとの比によって、各セグメントでの第１の加熱装置１０１へ電力が供給される第１の供給電力パターンが第１の供給電力パターンテーブルから決められる。この例では、第１の供給電力パターンは、Ｑｎ／Ｑｍａｘの値が大きくなるにつれて、第１のスイッチ２２の状態をＯＮ状態とするセグメント数が０から１つずつ大きくなっている。第１の供給電力パターンのパターン数は、セグメント数＋１であり、この例では、パターン数は、６である。
【００４９】
図６は従来装置により加熱装置へ供給される電力の時間変化を示す図、図７は図３の電力供給制御装置２０により第１の加熱装置１０１へ供給される電力の時間変化を示す図である。図６および図７では、１フレームごとの平均電力を示している。従来装置では、加熱装置へ電力が供給される回路を開閉するスイッチがフレームごとに制御される。したがって、加熱装置へ電力が供給されるフレームでは、常に加熱装置へ電力が供給される。つまり、そのフレームにおける供給電力の平均値は、電源装置２１の電力の１００％となる。また、加熱装置へ電力が供給されないフレームでは、供給電力の平均値は、電源装置２１の電力の０％となる。
【００５０】
これに対して、電力供給制御装置２０では、フレームを区分けしたセグメントごとに第１のスイッチ２２が制御される。したがって、第１の加熱装置１０１への供給電力のフレームごとの平均値は、従来装置と異なり、電源装置２１の電力の０％〜１００％の中間の値を持つようになる。すなわち、セグメントごとに第１のスイッチ２２を制御することにより、第１の加熱装置１０１に供給される電力量を、算出された供給電力量Ｑｎに近づけることができ、一般的なＰＩＤ制御に類似した電波吸収体６２の温度制御が可能となる。その結果、電波吸収体６２の温度のオーバーシュートや温度変動（ハンチング）が生じにくくなるため、電波吸収体６２の温度を高精度に制御することができる。
【００５１】
図８は図３の温度制御装置２３の動作を示すフローチャートである。まず始めに、フレームの長さであるサンプル時刻間隔Δｔおよび１フレームあたりのセグメント数ｉを決定する（ステップＳ１）。さらに、各サンプル時刻ｎ−２、ｎ−１、ｎにおける温度検出装置１０２の検出温度が入力されるために、Ｔ（ｎ−２）、Ｔ（ｎ−１）、Ｔ（ｎ）を配列として確保し、Ｔ（ｎ−２）、Ｔ（ｎ−１）には、初期値を入力する（ステップＳ２）。ここで、Ｔ（ｎ−２）、Ｔ（ｎ−１）に入力される初期値としては、何℃であっても問題はない。
【００５２】
次に、温度制御装置２３が使用する温度制御パラメータである、目標温度Ｔ０、ゲインＫＰ、積分時間τＩ、微分時間τＤに変更があるか否かを判定し（ステップＳ３）、ステップＳ３で温度制御パラメータに変更がある場合には、目標温度Ｔ０、ゲインＫＰ、積分時間τＩ、微分時間τＤが入力される（ステップＳ４）。ステップＳ３で温度制御パラメータに変更がない場合には、ステップＳ４が省略されて、次へ進む。
【００５３】
その後、温度検出装置１０２の検出温度を温度制御装置２３が読み込み（ステップＳ５）、さらに、現在の時刻ＴＩＭＥを人工衛星１内から温度制御装置２３が読み込む（ステップＳ６）。その後、前回のサンプル時刻ｎ−１からサンプル時刻間隔Δｔだけ経過したか否かを温度制御装置２３が判定する（ステップＳ７）。ステップＳ７で前回のサンプル時刻ｎ−１からサンプル時刻間隔Δｔが経過していないと温度制御装置２３が判定した場合には、ステップＳ５に戻る。
【００５４】
一方、ステップＳ７で、ステップＳ７で前回のサンプル時刻ｎ−１からサンプル時刻間隔Δｔだけ経過したと温度制御装置２３が判定した場合には、サンプル時刻ｎ−１からサンプル時刻間隔Δｔだけ経過した時刻をサンプル時刻ｎとし、サンプル時刻ｎにおける温度検出装置１０２の検出温度をＴ（ｎ）に入れ、また、サンプル時刻ｎを変数ＳＴＩＭＥに入れる（ステップＳ８）。
【００５５】
その後、各サンプル時刻ｎ−２、ｎ−１、ｎにおける目標温度Ｔ０と各サンプル時刻ｎ−２、ｎ−１、ｎにおける温度検出装置１０２の検出温度であるＴ（ｎ−２）、Ｔ（ｎ−１）、Ｔ（ｎ）とのそれぞれの差（偏差）をｅｎ−２、ｅｎ−１、ｅｎとし（ステップＳ９）、フレームｎにおける第１の加熱装置１０１への供給電力量Ｑｎを上記の式（１）、式（２）から求める（供給電力量算出工程）（ステップＳ１０、ステップＳ１１）。
【００５６】
求められた供給電力量Ｑｎと最大供給電力量Ｑｍａｘとの比によって、第１の供給電力パターンを決定し（ステップＳ１２）、セグメントごとに、第１のスイッチ２２が制御され（スイッチ制御工程）、第１の加熱装置１０１に電力が供給される（ステップＳ１３）。最後に、Ｔ（ｎ−１）の値をＴ（ｎ−２）に入力し、Ｔ（ｎ）の値をＴ（ｎ−１）に入力し（ステップＳ１４）、ステップＳ３へ戻る。
【００５７】
図９は図３の電波吸収体６２の温度の実測値の時間変化を示す図、図１０は図３の第１の加熱装置１０１への供給電力量Ｑｎの実測値の時間変化を示す図である。図９では電波吸収体６２の温度と目標温度Ｔ０との差（偏差）ｅを示し、図１０では１フレームあたりの第１の加熱装置１０１への供給電力量Ｑｎと最大供給電力量Ｑｍａｘとの比に１００を乗じた値を示している。
【００５８】
図９および図１０では、時刻０秒のときに外部から電波吸収体６２へ熱を加えた場合の応答を計測している。図９に示すように、外部から電波吸収体６２への熱入力の有無に関わらず、電波吸収体６２の温度と目標温度Ｔ０との差は、±０．２Ｋ以内となっており、電力供給制御装置２０により電波吸収体６２の温度が高精度に制御されている。図１０に示すように、外部熱入力後に、Ｑｎ／Ｑｍａｘの値の低下が見られ、外部からの熱の入力による電波吸収体６２の温度上昇が抑制されており、電波吸収体６２の温度の制御が正常に行われている。１フレームあたりのＱｎ／Ｑｍａｘ×１００の値は、０〜１００の中間値をとり、フレームごとに加熱装置へ電力が供給される回路を開閉する従来装置のように、０、１００のどちらかをとることはないことがわかる。
【００５９】
以上説明したように、この発明の実施の形態１に係るマイクロ波放射計によれば、温度制御装置２３は、温度検出装置１０２の検出温度と目標温度Ｔ０との差から第１の加熱装置１０１への供給電力量Ｑｎをフレームごとに算出し、算出した供給電力量Ｑｎに応じて、セグメントごとに第１のスイッチ２２を制御するので、フレームごとに第１のスイッチ２２を制御する場合と比較して、第１の加熱装置１０１に供給される電力量を、算出された供給電力量Ｑｎに近づけることができる。その結果、電波吸収体６２の温度をより高精度に制御することができる。
【００６０】
この発明に係るマイクロ波放射計用高温校正源の温度制御方法によれば、電波吸収体６２の温度を検出する温度検出装置１０２の検出温度と目標温度Ｔ０との温度差から第１の加熱装置１０１への供給電力量Ｑｎをフレームごとに算出する供給電力量算出工程と、算出した供給電力量Ｑｎに応じて、セグメントごとに第１のスイッチ２２を制御するスイッチ制御工程とを備えているので、フレームごとに第１のスイッチ２２を制御する場合と比較して、第１の加熱装置１０１に供給される電力量を、算出された供給電力量Ｑｎに近づけることができる。その結果、電波吸収体６２の温度をより高精度に制御することができる。
【００６１】
なお、上記実施の形態１では、Ｑｎ／Ｑｍａｘの値を、０〜０．２、０．２〜０．４・・・のように分割した第１の供給電力パターンテーブルを用いたが、例えば、図１１に示すように、Ｑｎ／Ｑｍａｘの値を、０〜０．１、０．１〜０．３・・・ように分割した第１の供給電力パターンテーブルを用いても特に問題はなく、Ｑｎ／Ｑｍａｘの値の分割の仕方は任意である。ただし、Ｑｎ／Ｑｍａｘの値を均等に分割した方が、温度制御精度を向上させることができる。
【００６２】
実施の形態２．
図１２は実施の形態２に係るマイクロ波放射計の温度制御装置２３に記憶されている第１の供給電力パターンテーブルを示す図、図１３は図１２の第１の供給電力パターンテーブルにより第１の加熱装置１０１へ供給される電力の時間変化を示す図である。第１の加熱装置１０１へ電力が供給されるセグメントが複数ある第１の供給電力パターンでは、第１の加熱装置１０１へ電力が供給されるセグメントがフレームの中で均等に分散されている。つまり、第１のスイッチ２２の状態がＯＮ状態となるセグメントが同一のフレームの中に複数ある場合に、第１のスイッチ２２の状態がＯＮ状態となる各セグメントが、同一のフレームの中で偏らないように配置されている。その他の構成は、実施の形態１と同様である。なお、第１の供給電力パターンは、第１の加熱装置１０１へ電力が供給されるセグメントがフレームにおいて均等に分散されていれば、どのような供給電力パターンであってもよい。
【００６３】
以上説明したように、この発明の実施の形態２に係るマイクロ波放射計用高温校正源の温度制御方法によれば、第１の加熱装置１０１への電力が供給される複数のセグメントは、フレームの中で分散されているので、フレームの中で第１の加熱装置１０１への電力が分散されて供給される。これにより、電波吸収体６２の温度変動（ハンチング）が低減され、実施の形態１に係るマイクロ波放射器と比較して、電波吸収体６２の温度をより高精度に制御することができる。
【００６４】
実施の形態３．
図１４は実施の形態３に係るマイクロ波放射計の要部を示す構成図である。図において、高温校正源１００は、電波吸収体６２を加熱する第２の加熱装置１０３をさらに備えている。第２の加熱装置１０３は、第１の加熱装置１０１のように間接的に電波吸収体６２を加熱してもよく、または、第１の加熱装置１０１とは異なり、直接的に電波吸収体６２を加熱してもよい。第２の加熱装置１０３の発熱量は、第１の加熱装置１０１の発熱量のほぼ１／５の値となっている。
【００６５】
電源装置２１は、第２の加熱装置１０３へ電力を供給するようになっている。電力供給制御装置２０は、電源装置２１から第２の加熱装置１０３へ電力が供給される回路を開閉する第２のスイッチ２４をさらに有している。第２のスイッチ２４の状態がＯＮ状態の場合に電源装置２１から第２の加熱装置１０３へ電力が供給され、第２のスイッチ２４の状態がＯＦＦ状態の場合に電源装置２１から第２の加熱装置１０３への電力の供給が停止される。温度制御装置２３は、温度制御プログラム２３１により、温度検出装置１０２の検出温度に基づいて、電波吸収体６２の温度が目標温度となるように第１のスイッチ２２および第２のスイッチ２４のそれぞれをＯＮ／ＯＦＦ制御する。温度制御装置２３は、第１のスイッチ２２のための第１の供給電力パターンテーブルと、第２のスイッチ２４のための第２の供給電力パターンテーブルとを記憶している。温度制御プログラム２３１は、第１のスイッチ２２および第２のスイッチ２４の両方を制御するようになっている。
【００６６】
図１５は図１４の温度制御装置２３に記憶されている第１の供給電力パターンテーブルを示す図、図１６は図１４の温度制御装置２３に記憶されている第２の供給電力パターンテーブルを示す図である。第１の加熱装置１０１へ電力が供給される第１の供給電力パターンは、実施の形態１と同様にして、供給電力量Ｑｎと最大供給電力量Ｑｍａｘとの比によって決定される。
【００６７】
第２の加熱装置１０３へ電力が供給される第２の供給電力パターンのパターン数は、第１の供給電力パターンのパターン数よりも大きく、３０となっている。第２の供給電力パターンは、第１の供給電力パターンと同様に、供給電力量Ｑｎと最大供給電力量Ｑｍａｘとの比によって決定される。第１の加熱装置１０１の発熱量に対する第２の加熱装置１０３の発熱量が小さい程、第２の供給電力パターンのパターン数を大きくすることができる。これにより、第２の供給電力パターンを詳細化することができる。
【００６８】
温度制御装置２３は、第１の加熱装置１０１と第２の加熱装置１０３とを組み合わせて、電波吸収体６２の温度を制御する。その他の構成は、実施の形態１と同様である。なお、実施の形態２のように、第１の加熱装置１０１への電力が供給される複数のセグメントや第２の加熱装置１０３への電力が供給される複数のセグメントがフレームの中で分散された構成であってもよい。
【００６９】
以上説明したように、この発明の実施の形態３に係るマイクロ波放射計用高温校正源の温度制御方法によれば、高温校正源１００は電力が供給されることにより電波吸収体６２を加熱し第１の加熱装置１０１よりも発熱量が小さい第２の加熱装置１０３と、第２の加熱装置１０３へ電力が供給される回路を開閉する第２のスイッチ２４とをさらに備え、供給電力量算出工程では、温度制御装置２３は、温度検出装置１０２の検出温度と目標温度との差から第１の加熱装置１０１および第２の加熱装置１０３への供給電力量Ｑｎをフレームごとに算出し、スイッチ制御工程では、算出した供給電力量Ｑｎに応じて、セグメントごとに第１のスイッチおよび２１第２のスイッチ２４を制御するので、実施の形態１に係るマイクロ波放射計用高温校正源の温度制御方法と比較して、供給される電力量を、算出された供給電力量Ｑｎにさらに近づけることができる。その結果、電波吸収体６２の温度をより高精度に制御することができる。
【００７０】
なお、各上記実施の形態では、収容箱６１に収容箱ヒータ６４が設けられ、収容箱ヒータ６４が収容箱６１を加熱することにより、電波吸収体６２が間接的に加熱され、また、熱制御パネル本体８１に熱制御パネルヒータ８２が設けられ、熱制御パネルヒータ８２が熱制御パネル本体８１を加熱することにより、電波吸収体６２が間接的に加熱される構成について説明したが、電波吸収体６２に電波吸収体ヒータが設けられ、電波吸収体ヒータが電波吸収体６２を直接的に加熱する構成であってもよい。この場合、電波吸収体６２の温度を検出する電波吸収体温度センサの検出温度に基づいて、電波吸収体６２の温度が目標温度となるように電波吸収体温度センサへ電力が供給される回路を開閉するスイッチが温度制御装置２３により制御される。
【００７１】
また、各上記実施の形態では、収容箱ヒータ６４および熱制御パネルヒータ８２から構成された第１の加熱装置１０１について説明したが、収容箱ヒータ６４および熱制御パネルヒータ８２の何れか一方から構成された第１の加熱装置１０１であってもよい。
【００７２】
また、各上記実施の形態では、温度検出装置１０２が電波吸収体６２の温度を検出し、検出温度が目標温度となるように電波吸収体６２の温度が制御される構成について説明したが、温度検出装置１０２が収容箱６１や熱制御パネル本体８１の温度を検出して、検出温度が目標温度となるように収容箱６１や熱制御パネル本体８１の温度が制御される構成であってもよい。
【符号の説明】
【００７３】
１  人工衛星（ベース）、２  構体、３  連結棒、４  主反射鏡、５  低温校正用反射鏡、６  高温校正源本体、７  一次放射器、８  熱制御パネル装置、９  回転中心軸、２０  電力供給制御装置、２１  電源装置、２２  第１のスイッチ、２３  温度制御装置、２４  第２のスイッチ、６１  収容箱、６２  電波吸収体、６３  電波吸収体温度センサ、６４  収容箱ヒータ、６５  収容箱温度センサ、６６  ＭＬＩ、８１  熱制御パネル本体、８２  熱制御パネルヒータ、８３  熱制御パネル温度センサ、８４  スペーサ、１００  高温校正源、１０１  第１の加熱装置、１０２  温度検出装置、１０３  第２の加熱装置、２３１  温度制御プログラム、６１１  トッププレート、６１２  側面プレート、６１３  開口部。
【図１】
0005611113.tif 000002
【図２】
0005611113.tif 000003
【図３】
0005611113.tif 000004
【図４】
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【図５】
0005611113.tif 000006
【図６】
0005611113.tif 000007
【図７】
0005611113.tif 000008
【図８】
0005611113.tif 000009
【図９】
0005611113.tif 000010
【図１０】
0005611113.tif 000011
【図１１】
0005611113.tif 000012
【図１２】
0005611113.tif 000013
【図１３】
0005611113.tif 000014
【図１４】
0005611113.tif 000015
【図１５】
0005611113.tif 000016
【図１６】
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