一種降低黑體輻射定標時背景輻射影響的定標切換機構的製作方法
2024-01-29 22:13:15
一種降低黑體輻射定標時背景輻射影響的定標切換機構的製作方法
【專利摘要】本發明一種降低黑體輻射定標時背景輻射影響的定標切換機構包括：變溫黑體組件、轉盤、自反射角鏡、驅動機構；變溫黑體組件隔熱安裝於轉盤上，轉盤上除去安裝變溫黑體組件的其餘區域均安裝自反射角鏡；驅動機構與轉盤相連，用於帶動轉盤處於成像、黑體定標、探測器焦面自反射定標三個位置，每個位置佔用轉盤的三分之一；變溫黑體組件中的黑體為高發射率面源黑體，通過調節黑體背部的半導體製冷器實現多個黑體溫度點的設置。本發明大大降低了空間光學遙感器黑體輻射定標時的背景輻射，60K的背景輻射遠低於紅外探測器的動態響應範圍，背景輻射就不會混入定標數據，大大提高了定標數據的準確性。
【專利說明】一種降低黑體輻射定標時背景輻射影響的定標切換機構
【技術領域】
[0001]本發明屬於航天光學遙感器【技術領域】，涉及一種降低黑體輻射定標時背景輻射影響的定標切換機構。
【背景技術】
[0002]定標切換機構是空間紅外光學遙感器在軌輻射定標時最常使用的一種手段，為了減小活動機構的規模，定標切換機構通常處在光路中，黑體安裝在轉盤上，通過控制指令在定標時將黑體切入切出光路。
[0003]背景輻射及周圍的雜散輻射在定標時會進入焦面，如果達到探測器的動態響應範圍(一般取低於200K，探測器不響應)，則會造成定標數據的不準確，對定標精度造成影響。
[0004]由於處在光路中，黑體定標機構的溫度通常控制在(20±2) °C，相當於293K的輻射源，定標數據中會包含雜散輻射的信息。由於不能把轉盤控制在很低的溫度(_73°C以下)，此問題之前未得到解決。
【發明內容】
[0005]本發明的技術解決問題是:克服現有技術的不足之處，提供一種降低黑體輻射定標時背景輻射影響的定標切換機構，該方法利用了自反射角鏡具有高反射率、能使光路原路返回的特點，將其首次應用在定標機構中，將背景輻射變為冷焦面的自身輻射，溫度為60K、80K，低於200K，探測器不響應，不會在黑體定標數據中混入背景輻射信息，大大提高了定標的準確性，解決了黑體輻射定標時會混入背景輻射的難題。
[0006]本發明的技術解決方案是:
[0007]—種降低黑體輻射定標時背景輻射影響的定標切換機構包括:變溫黑體組件1、第一自反射角鏡2、轉盤3、第二自反射角鏡4、驅動機構5 ；
[0008]變溫黑體組件I通過第一反射鏡2上的通孔隔熱安裝於轉盤3上，轉盤3上除去安裝變溫黑體組件I外，其餘區域安裝第一自反射角鏡2、第二自反射角鏡4 ;驅動機構5與轉盤3相連，用於帶動轉盤3處於成像、黑體定標、探測器焦面自反射定標三個位置，每個位置佔用轉盤的三分之一；所述轉盤3處於成像位置時探測器焦面對準轉盤的120°開口，成像光線可通過此開口到達探測器焦面上；所述轉盤3處於黑體定標位置時，黑體組件I的中心對準探測器焦面的中心；所述轉盤3處於探測器焦面自反射定標時，第二自反射角鏡4的中心對準探測器焦面的中心；
[0009]變溫黑體組件I包括擴束鏡頭6、面源黑體7、半導體製冷器8，半導體製冷器8安裝於變溫黑體組件I的背部並與面源黑體7相連，擴束鏡頭6安裝於變溫黑體組建I的外壁上，變溫黑體組件I通過調節背部的半導體製冷器8的功率實現面源黑體7的多個黑體溫度點的設置並發射黑體輻射，最後通過擴束鏡頭6使得黑體輻射實現探測器焦面上均勻分布；
[0010]轉盤3上安裝自反射角鏡的背測一面，噴塗一定發射率的白漆，用於半導體製冷器的散熱。
[0011]所述的探測器焦面溫度，長波通道為60K、短中波通道為80K。
[0012]所述面源黑體發射率高於0.97，黑體溫度可控制在5°C至50°C之間任一個溫度點上，控溫精度±0.1K。
[0013]所述第一自反射角鏡2、第二自反射角鏡4由多個三角錐陣列組成，每個三角錐內表面互相垂直，每個三角錐內表面鍍金，膜層均勻，最低反射率要求R>90% @(3um?13um)；角反射鏡入射光線和反射光線角偏差小於250"。
[0014]所述白漆的發射率優於98%。
[0015]本發明與現有技術相比的有益效果是:
[0016](I)本發明利用自反射角鏡作為黑體的背景輻射載體，用紅外探測器冷焦面溫度作為黑體定標時的背景溫度(可低至60K，相當於-213°C)，比通常的20°C (293K)低很多，大大降低了空間光學遙感器黑體輻射定標時的背景輻射，60K的背景輻射低於探測器的動態響應範圍(200K-450K)，背景輻射就不會混入定標數據，大大提高了定標數據的準確性，解決了黑體輻射定標時會混入背景輻射的難題。
[0017](2)本發明採用變溫黑體組件、自反射角鏡組成的實現降低黑體輻射定標時背景輻射影響，結構簡單、易實施、應用廣泛，成本較低。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1為本發明結構示意圖；
[0019]圖2為本發明變溫黑體組件結構示意圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖對本發明【具體實施方式】做進一步介紹。
[0021]如圖1、2所示，本發明一種降低黑體輻射定標時背景輻射影響的定標切換機構包括:變溫黑體組件1、第一自反射角鏡2、轉盤3、第二自反射角鏡4、驅動機構5。
[0022]變溫黑體組件I通過第一反射鏡2上的通孔隔熱安裝於轉盤3上，轉盤3上除去安裝變溫黑體組件I外，其餘區域安裝第一自反射角鏡2、第二自反射角鏡4 ;驅動機構5與轉盤3相連，用於帶動轉盤3處於成像、黑體定標、探測器焦面自反射定標三個位置，每個位置佔用轉盤的三分之一；轉盤3處於成像位置時探測器焦面對準轉盤的120°開口，成像光線可通過此開口到達探測器焦面上；轉盤3處於黑體定標位置時，黑體組件I的中心對準探測器焦面的中心；轉盤3處於探測器焦面自反射定標時，第二自反射角鏡4的中心對準探測器焦面的中心。
[0023]變溫黑體組件I包括擴束鏡頭6、面源黑體7、半導體製冷器8，半導體製冷器8安裝於變溫黑體組件I的背部並與面源黑體7相連，擴束鏡頭6安裝於變溫黑體組建I的外壁上，變溫黑體組件I通過調節背部的半導體製冷器8的功率實現面源黑體7的多個黑體溫度點的設置並發射黑體輻射，最後通過擴束鏡頭6使得黑體輻射實現探測器焦面上均勻分布。
[0024]轉盤3上安裝自反射角鏡的背測一面，噴塗一定發射率的白漆，用於半導體製冷器的散熱。
[0025]探測器焦面溫度，長波通道為60K、短中波通道為80K。
[0026]面源黑體發射率高於0.97，黑體溫度可控制在5°C至50°C之間任一個溫度點上，控溫精度±0.1K。
[0027]第一自反射角鏡2、第二自反射角鏡4由多個三角錐陣列組成，每個三角錐內表面互相垂直，每個三角錐內表面鍍金，膜層均勻，最低反射率要求R>90%(g(3um?13um);角反射鏡入射光線和反射光線角偏差小於250"。
[0028]白漆的發射率優於98%。
[0029]本發明未詳細說明部分屬本領域技術人員公知常識。
【權利要求】
1.一種降低黑體輻射定標時背景輻射影響的定標切換機構，其特徵在於包括:變溫黑體組件1、第一自反射角鏡2、轉盤3、第二自反射角鏡4、驅動機構5 ； 變溫黑體組件I通過第一反射鏡2上的通孔隔熱安裝於轉盤3上，轉盤3上除去安裝變溫黑體組件I外，其餘區域安裝第一自反射角鏡2、第二自反射角鏡4 ;驅動機構5與轉盤3相連，用於帶動轉盤3處於成像、黑體定標、探測器焦面自反射定標三個位置，每個位置佔用轉盤的三分之一；所述轉盤3處於成像位置時探測器焦面對準轉盤的120°開口，成像光線可通過此開口到達探測器焦面上；所述轉盤3處於黑體定標位置時，黑體組件I的中心對準探測器焦面的中心；所述轉盤3處於探測器焦面自反射定標時，第二自反射角鏡4的中心對準探測器焦面的中心； 變溫黑體組件I包括擴束鏡頭6、面源黑體7、半導體製冷器8，半導體製冷器8安裝於變溫黑體組件I的背部並與面源黑體7相連，擴束鏡頭6安裝於變溫黑體組件I的外壁上，變溫黑體組件I通過調節背部的半導體製冷器8的功率實現面源黑體7的多個黑體溫度點的設置並發射黑體輻射，最後通過擴束鏡頭6使得黑體輻射實現在探測器焦面上的均勻分布； 轉盤3上安裝自反射角鏡的背側一面，噴塗一定發射率的白漆，用於半導體製冷器的散熱。
2.根據權利要求1所述的一種降低黑體輻射定標時背景輻射影響的定標切換機構，其特徵在於:所述的探測器焦面溫度，長波通道為60K、短中波通道為80K。
3.根據權利要求1所述的一種降低黑體輻射定標時背景輻射影響的定標切換機構，其特徵在於:所述面源黑體發射率高於0.97，黑體溫度可控制在5°C至50°C之間任一個溫度點上，控溫精度±0.1K。
4.根據權利要求1所述的一種降低黑體輻射定標時背景輻射影響的定標切換機構，其特徵在於:所述第一自反射角鏡2、第二自反射角鏡4由多個三角錐陣列組成，每個的三角錐內表面互相垂直，每個三角錐內表面鍍金，膜層均勻，最低反射率要求R>90% @(3um?13um);角反射鏡入射光線和反射光線角偏差小於250"。
5.根據權利要求1所述的一種降低黑體輻射定標時背景輻射影響的定標切換機構，其特徵在於:所述白漆的發射率優於98%。
【文檔編號】G01J5/52GK104075814SQ201410287559
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年6月24日 優先權日:2014年6月24日
【發明者】趙豔華, 劉劍鋒, 趙鑫, 晉利兵, 肖琴, 徐聖亞 申請人:北京空間機電研究所