本文首先分析了地球大气中波红外背景辐射亮度随观测天顶角和切线高的变化规律。其次,介绍了一款小型化大气辐射探测仪设计方案,并完成了灵敏度测试试验,由测试结果给出的平均噪声等效温差约为16 mK,表明该设备满足地球大气中波红外背景辐射特性测量需求。利用自行研制的大气辐射探测仪,基于Y-12 飞机平台完成了航空机载试验,获得了地球大气背景辐射亮度数据。测量结果与大气辐射传输模型计算数据相差约30％,主要原因是计算采用了秋冬大气模型,其底层大气廓线与实际存在一定的偏差。此外,本文还给出了辐射亮度随观测角的梯度变化,分析表明,受水汽、雾霾等的影响,相对高度约2000 m～4000 m 范围为底层大气辐射亮度变化的转折区。研究表明,所研制的大气辐射探测仪灵敏度较高,可用于航空机载以及微纳卫星等星载平台。