大气透过率

经大气衰减后的电磁辐射通量与入射时电磁辐射通量的比值

电磁波在大气中传播时，经大气衰减后的电磁辐射通量与入射时电磁辐射通量的比值。大气透过率是影响红外辐射传输的重要因素。某特定地区上空大气透过率受气象影响很大,在较短时间内,大气的压强、湿度、气体密度可发生明显的变化。透过率会因此而发生较大程度的改变。

简介

计算方法

在计算大气透过率的时候一般分为2个过程：大气分子的吸收和大气分子以及气溶胶的散射。

计算大气分子吸收所决定的大气透过率一般有以下几种方法：根据光谱线参数，逐条进行理论计算；根据带模型和有效的实验测量或实际谱线资料，进行理论计算；直接利用实验仪器进行测量；在实验室模拟大气条件进行测量。红外辐射在大气传输的过程中会遇到分子密度的起伏以及各种微粒，使得传输方向改变，从而导致某一特定方向上的辐射能减弱，即散射。计算大气的散射衰减必须解决的基本问题是确定散射随辐射波长、方向角以及散射元的特性和尺寸的变化关系，可以得到3种处理方法，即Rayleigh散射、Mie散射和无选择性散射。

早期计算大气透过率的主要方法是查表法。这种方法对大气传输模型做了大量简化，由于计算繁杂、精度较差，现在已经很少使用。常用的大气透过率计算途径有2种：1）利用专业计算软件进行精确计算；2）利用经验公式进行粗略估算。专业计算软件计算精度较高但使用复杂，且难以在红外系统仿真软件中直接调用其计算结果。采用经验公式计算大气透过率具有使用简单、灵活且易于编程实现的优点，更适合在自制仿真软件中使用。

大气透过率测量

大气透过率测量一般可分为间接模式计算方法和直接实测方法。模式计算方法是通过MODTRAN等大气辐射传输计算软件，利用典型大气模式由地面能见度、大气温湿压等大气参数来计算某一段距离的大气透过率。

由于某些大气参数如气溶胶消光系数、水汽含量的测量精度不高，并且用典型大气模式难以完整描述大气状况，模式计算大气透过率误差一般在15%以上，气象条件比较恶劣的情况下甚至超过30%，难以满足高精度目标红外辐射测量要求。

直接实测大气透过率法是利用红外测量设备对某一距离的参考红外辐射源如标准黑体进行测量，根据黑体测量值、黑体辐亮度以及红外设备辐射响应度来得到这段距离的实测大气透过率。

但是实测大气透过率只适用于对固定距离静止目标进行红外特性测量的情况，而且当目标较远时需要较大的面源黑体，在工程上难以实现。

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