Development of a Radiometer Front End for Detection of Oil Spill on Sea Surface

Abstract

Kaikki kappaleet säteilevät sähkömagneettista energiaa. Radiometreillä voidaan mitata tätä säteilyä, ja mittausten avulla voidaan kaukokartoituksessa analysoida monia ilmakehään ja maan pintaan liittyviä ilmiöitä. Säteilyä kerätään useimmiten radiometriin kytketyn antennin avulla. Mikroaaltoalueella säteilystä saatava teho on verrannollinen kohteen kirkkauslämpötilaan. Kirkkauslämpötila on puolestaan verrannollinen kohteen fyysiseen lämpötilaan materiaalin emissiivisyyden kautta. Emissiivisyys voi vaihdella suuresti eri pintojen ja materiaalien välillä. Näin ollen mittaamalla kohteen kirkkauslämpötilaa saadaan tietoa sen ominaisuuksista.

Mikroaaltoradiometrin avulla voidaan havaita öljyläikkä meren pinnalta, sekä määrittää öljyläikän paksuus. Öljy muodostaa ohuen kalvon meren pinnalla. Ohuen kalvon ylä- ja alapinnasta heijastuneet aallot kulkevat eri matkan, jonka seurauksena muodostuu interferenssikuvio. Interferenssi on joko konstruktiivinen tai destruktiivinen riippuen heijastusten vaihe-erosta. Pistetaajuudella tästä seuraa kalvon paksuudesta riippuva sinimuotoinen emissiivisyys. Mallintamalla tämä ilmiö riittävän tarkasti voidaan radiometrin mittaamaa kirkkauslämpötilaa verrata mallinnettuun arvoon ja täten määrittää öljykerroksen paksuus.

Tässä työssä esitetään kahden radiometrin suunnittelu ja testaus. Työ rajoittuu radiometrien alustavaan testausvaiheeseen. Radiometrit on suunniteltu 36,5GHz sekä 89GHz taajuuksille. Työn suurin kontribuutio on radiometrien etupään suunnittelussa ja testauksessa, kalibraatiomenetelmien kehittämisessä sekä kylmäkuorman suunnittelussa. Lisäksi työssä esitetään radiometrien systeemisuunnittelu sekä siihen liittyvät simulaatiot.