[發(fā)明專利]一種中紅外探測器響應(yīng)率隨溫度變化的標定裝置

無效

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• 申請日: 2011-08-15
• 公開（公告）號: CN102305663A
• 公開（公告）日: 2012-01-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王平;吳勇;楊鵬翎;馮國斌;陳紹武;宇文璀蕾;張磊
• 申請（專利權(quán)）人: 西北核技術(shù)研究所
• 主分類號: G01J1/00
• 分類號: G01J1/00
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 王少文

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光電探測器的標定和測量技術(shù)，特別是中紅外探測器響應(yīng)率隨溫度變化的標定裝置。

背景技術(shù)

響應(yīng)率是指在指定波長下，探測器所產(chǎn)生的信號與入射的該波長光功率的比值，要實現(xiàn)其絕對測量需要準確測量得到入射到探測器的該波長的光功率和探測器產(chǎn)生的信號。中紅外探測器的響應(yīng)率隨工作溫度的改變具有較大的變化，該型探測器是大面積中紅外激光功率/能量密度分布測量設(shè)備的核心器件，該設(shè)備所用的中紅外探測器數(shù)量多達數(shù)百只，且工作環(huán)境溫度變化較大，準確測量該探測器的響應(yīng)率隨溫度變化規(guī)律是決定測量設(shè)備工作環(huán)境指標的重要條件。

現(xiàn)有的響應(yīng)率測量法主要有寬譜光源相對測量法和激光光源絕對測量法。寬譜光源相對測量法通常將能斯特燈、硅碳棒等寬譜光源發(fā)出光經(jīng)過光柵分光后入射到探測器，并根據(jù)探測器響應(yīng)的電壓或電流信號幅值，計算得到光譜響應(yīng)相對值。但由于上述光源的光強很弱，再經(jīng)過光柵分光后其功率更弱，故很難精確測量得到分光后的光功率，且寬譜光源的輻射特性和光柵衍射參數(shù)也難以理論計算而得，因此只能用于響應(yīng)率的相對測量；激光光源絕對測量法是利用激光器作為光源，測量得到該波長下探測器的絕對響應(yīng)率，在應(yīng)用中需要準確測量輻照到探測器有效面積上的激光功率。由于通常激光器輸出光束空間分布不均勻，且探測器的有效光敏面很小，在進行大批量探測器測量時，針對每個探測器需要兩次分別測量激光功率和對應(yīng)激光位置處探測器的響應(yīng)信號，需要采用精密光學調(diào)節(jié)架對每個探測器的放置位置進行精確調(diào)節(jié)，最終影響到批量測量的效率和準確性；此外，對于特殊波長比如中紅外波段的探測器響應(yīng)率測量時，該波長激光器輸出功率不穩(wěn)定或者運行費用較高等都限制了這種方法的應(yīng)用，對于標定中紅外探測器響應(yīng)率隨溫度變化時，標定時間較長，更是限制了這種方法的應(yīng)用。

此外為了精確和快速地標定其響應(yīng)率隨溫度變化規(guī)律，要求探測器工作溫度可精確調(diào)節(jié)，讀數(shù)裝置精確且效費比高。斯特林制冷器是目前較為常用的溫度調(diào)節(jié)裝置，該裝置具有溫度調(diào)節(jié)精確的優(yōu)點，但其制冷操作過程復雜，更換探測器更是需要專業(yè)人員且費時費力，運行費用較高且維護工作量較大，適合少量探測器的標定，在標定大量探測器的情況下難以應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所目的是提供一種測量中紅外探測器響應(yīng)率隨溫度變化的標定裝置，可適用于任意波長的響應(yīng)率隨溫度變化測量，具有輸出光源穩(wěn)定、標定準確度高，且操作簡單、更換探測器方便、運行費用低等特點，用于大量探測器響應(yīng)率隨溫度變化特性測量。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：

一種中紅外探測器響應(yīng)率隨溫度變化的標定裝置，其特殊之處是：包括黑體源、光斬波器、濾光片、加熱器、高低溫控制箱、中紅外探測器、信號放大器及信號采集記錄設(shè)備；所述光斬波器、濾光片和中紅外探測器依次放置在黑體源輻射光路上；所述中紅外探測器布置在高低溫控制箱內(nèi)，所述控制箱的側(cè)壁設(shè)置有正對黑體源輻射光路的密封光窗；所述中紅外探測器光敏面正對黑體源輻射光路；所述中紅外探測器的輸出端通過信號傳輸線連接至高低溫控制箱外設(shè)置的信號放大器及信號采集記錄設(shè)備；所述加熱器安裝在密封光窗處。

上述中紅外探測器安裝在探測器固定支架上，所述探測器固定支架穿過高低溫控制箱的另一側(cè)壁后固定在立支架上；所述高低溫控制箱側(cè)壁和探測器固定支架之間設(shè)置有密封裝置；所述探測器固定支架內(nèi)部設(shè)置有可供信號傳輸線通過的通孔。

上述探測器固定支架上的中紅外探測器的數(shù)量為多個，其分布在垂直于輻射光路的同一個平面上；所述的信號傳輸線為帶狀導線。

上述光斬波器葉片表面與探測器光敏面的距離大于10倍黑體腔體直徑。

上述的信號采集記錄設(shè)備為數(shù)字化鎖相放大器；所述加熱器為電熱絲；所述的密封光窗材料為白寶石或硅。

上述的中紅外探測器為碲鎘汞、銻化銦、硫化鉛或錫化鉛中紅外探測器，所述濾光片的半波寬度為100～150nm。

本發(fā)明具有的有益效果：

1、采用黑體源寬光譜輸出結(jié)合窄帶濾光片濾光的方法，得到了指定波長的穩(wěn)定、均勻光源，在標定測量中對探測器的位置不敏感，不需要對探測器的放置位置進行精密調(diào)節(jié)，且探測器固定支架位置隨溫度變化而改變時也不會影響到標定結(jié)果，大大提高了批量探測器的標定效率和準確性。

2、本發(fā)明待測量波長在窄帶濾光片的透射帶內(nèi)，且窄帶濾光片的半波寬度為100～150nm，合適的半波寬度可以防止鍍膜設(shè)計和工藝的偏差而導致待測量波長出現(xiàn)在透射帶之外，同時確保輻照到探測器表面功率足夠大，確保信號輸出強度，提高了測量信噪比。