紅外輻射照度測量儀及應用該測量儀測量紅外輻射照度的方法
2023-06-17 17:24:31 1
專利名稱：紅外輻射照度測量儀及應用該測量儀測量紅外輻射照度的方法
技術領域：
本發明涉及紅外輻射照度測量儀及其測量方法，屬於光學領域。
背景技術：
紅外目標模擬器在軍事武器的研究中有非常廣泛的應用，例如紅外尋的彈頭、星載和機載紅外遙感遙測設備的檢測中。紅外目標模擬器的精確性與穩定性需要通過對其出瞳處輻射照度的校準與測量來保證。隨著工業生產和軍事科學研究的不斷深入，輻射照度的測量方法有了很大的進步，很多國家都投入了大量的人力物力來對輻射照度的標定和測量方法進行深入的研究。紅外成像目標/幹擾模擬器的輸出輻射照度的測量，從原理上可分為兩種，一種是以被標定的輻射源作為標準，對應的測量方法是對比比較的方法；另外一 種是以被使用的探測器作為標準，對應的測量方法為絕對測量法。對於紅外輻射照度測量技術的研究，國外開展的較早，1989年美國軍方(Aerospace Guidance and Metrology Center, Newark Air Force Base)石開制了紅夕卜目標模擬器校準設備，該設備將待校準的紅外目標模擬器和標準輻射源置於平移臺上，紅外輻射計交替對準接收紅外福射。2001年美國紅外測試中心(Infrared Training Center,FLIRSystems, Inc.)研製了用SR-5000紅外光譜福射計對紅外目標模擬器的校準裝置。加拿大BOMAN公司的傅立葉光譜輻射計由輸入準直器、幹涉儀和輸出光路組成，光譜範圍0. 25 25im，但體積大，動態測量實現困難。我國紅外輻射照度測量儀及其測量方法器研製起步晚，研製過程緩慢，加上各種技術水平落後，因此無論從技術水平還是產品工藝上，都需要做進一步細緻的工作。1995年航天工業總公司三院第三計量測試研究院的傅宏明等人研製的一套準直輻射計，經實驗室基準標定得到測量傳遞標準，可以到現場完成校準任務。2003年蘇州大學現代光學技術研究所和西安應用光學研究所研製成的紅外目標模擬器校準系統上應用精密轉臺，校準值和計算值之間的差別超過了 10%。目前國內的輻照度的測量還處於初級階段，輻照度測量儀器的研製需要解決以下的問題現有輻照度測量儀器的標定不精確合理；誤差大；檢測微弱信號的精度低；體積大、不方便攜帶。
發明內容
本發明目的是為了解決現有輻照度測量儀器的標定不精確合理、誤差大、檢測微弱信號的精度低、體積大以及不方便攜帶的問題，提供了一種紅外輻射照度測量儀及應用該測量儀測量紅外輻射照度的方法。本發明所述紅外輻射照度測量儀，它包括主物鏡、調製盤、第一中繼透鏡、濾光片、衰減片組、第二中繼透鏡、光電探測器、前置放大器、鎖相放大器、AD轉換模塊、計算機和調製盤電機轉速控制及驅動電路，平行光束入射至主物鏡，主物鏡輸出匯聚光束併入射調製盤，調製盤輸出調製光束併入射至第一中繼透鏡，第一中繼透鏡輸出平行光束併入射至濾光片，濾光片輸出的透射光束經衰減片組後的平行衰減光束入射至第二中繼透鏡，第二中繼透鏡輸出的匯聚光束入射至光電探測器的光敏面上，光電探測器的電信號輸出端與前置放大器的輸入端相連，前置放大器的輸出端與鎖相放大器的輸入端相連，鎖相放大器的輸出端與AD轉換模塊的模擬信號輸入端相連，AD轉換模塊的電壓信號輸出端與計算機的輸入端相連，調製盤電機轉速控制及驅動電路的調製指令輸出端與調製盤的調製指令輸入端相連，調製盤電機轉速控制及驅動電路的鎖相輸入輸出端與鎖相放大器的控制端相連。應用所述紅外輻射照度測量儀測量紅外輻射照度的方法包括以下步驟步驟一、利用標準紅外準直光源對所述紅外輻射照度測量儀進行標定紅外準直光源採用標準黑體來實現，標準黑體輸出光束經平行光管後輸出的平行光束入射至紅外輻射照度測量儀，調節標準黑體、平行光管和紅外輻射照度測量儀之間的位置關係，以滿足入射至紅外輻射照度測量儀的平行光束完全覆蓋紅外輻射照度測量儀中 的光電探測器的光敏面；並按照如下步驟進行標定步驟I、隨機改變標準黑體的溫度Ti,每改變一次均記錄下紅外輻射照度測量儀輸出的電壓值Vi, i = 1，2，. . .，n，同時記錄標準黑體的紅外輻射照度Ei,所述紅外輻射照度Ei按公式
權利要求
1.紅外輻射照度測量儀，其特徵在於，它包括主物鏡(I)、調製盤(2)、第一中繼透鏡(3)、濾光片(4)、衰減片組(5)、第二中繼透鏡(6)、光電探測器(7)、前置放大器(8)、鎖相放大器(9)、AD轉換模塊(10)、計算機(11)和調製盤電機轉速控制及驅動電路(12)， 平行光束入射至主物鏡(1)，主物鏡(I)輸出匯聚光束併入射調製盤(2)，調製盤(2)輸出調製光束併入射至第一中繼透鏡(3)，第一中繼透鏡(3)輸出平行光束併入射至濾光片(4)，濾光片(4)輸出的透射光束經衰減片組(5)後的平行衰減光束入射至第二中繼透鏡(6)，第二中繼透鏡(6)輸出的匯聚光束入射至光電探測器(7)的光敏面上，光電探測器(7)的電信號輸出端與前置放大器(8)的輸入端相連，前置放大器(8)的輸出端與鎖相放大器(9)的輸入端相連，鎖相放大器(9)的輸出端與AD轉換模塊(10)的模擬信號輸入端相連，AD轉換模塊(10)的電壓信號輸出端與計算機(11)的輸入端相連， 調製盤電機轉速控制及驅動電路(12)的調製指令輸出端與調製盤(2)的調製指令輸入端相連，調製盤電機轉速控制及驅動電路(12)的鎖相輸入輸出端與鎖相放大器(9)的控制端相連。
2.根據權利要求I所述紅外輻射照度測量儀，其特徵在於，衰減片組(5)由多片衰減片沿光軸方向水平排列構成。
3.應用權利要求I所述紅外輻射照度測量儀測量紅外輻射照度的方法，其特徵在於，該方法包括以下步驟 步驟一、利用標準紅外準直光源對所述紅外輻射照度測量儀(15)進行標定 紅外準直光源採用標準黑體(13)來實現，標準黑體(13)輸出光束經平行光管(14)後輸出的平行光束入射至紅外輻射照度測量儀(15)，調節標準黑體(13)、平行光管(14)和紅外輻射照度測量儀(15)之間的位置關係，以滿足入射至紅外輻射照度測量儀(15)的平行光束完全覆蓋紅外輻射照度測量儀(15)中的光電探測器7的光敏面；並按照如下步驟進行標定 步驟I、隨機改變標準黑體(13)的溫度Ti,每改變一次均記錄下紅外輻射照度測量儀(15)輸出的電壓值Vi, i = 1,2, ...,η,同時記錄標準黑體(13)的紅外輻射照度Ei,所述紅外輻射照度Ei按公式五
全文摘要
紅外輻射照度測量儀及應用該測量儀測量紅外輻射照度的方法，屬於光學領域，本發明為解決現有輻照度測量儀器的標定不精確合理、誤差大、檢測微弱信號的精度低、體積大以及不方便攜帶的問題。本發明所述紅外輻射照度測量儀，主物鏡將入射的平行光束匯聚，由調製盤調製輸出光束至第一中繼透鏡、濾光片、衰減片組、第二中繼透鏡後入射至光電探測器的光敏面上，光電探測器輸出電信號，對該電信號放大、鎖相、AD轉換輸出電壓信號給計算機，調製盤電機轉速控制及驅動電路控制調製盤的調製，和控制鎖相放大器的鎖相。該測量儀用標準黑體進行標定，得到電壓信號與紅外輻射照度的關係，實現對紅外目標模擬器的紅外輻射照度的測量。
文檔編號G01J1/42GK102706448SQ20121019328
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月13日 優先權日2012年6月13日
發明者戴景民, 楊森, 蕭鵬 申請人:哈爾濱工業大學