[發(fā)明專利]用于真空低溫條件下的超大面源黑體校準系統(tǒng)

在審

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• 申請日: 2014-04-28
• 公開（公告）號: CN103940519A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張玉國;魏建強;孫紅勝;楊旺林;劉亞平
• 申請（專利權(quán)）人: 北京振興計量測試研究所
• 主分類號: G01J5/52
• 分類號: G01J5/52
• 代理公司: 北京君尚知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(普通合伙) 11200
• 代理人: 余長江

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于紅外輻射測量及校準技術(shù)領(lǐng)域，涉及在真空低溫條件下的超大面源黑體性能指標校準系統(tǒng)的設(shè)計。

背景技術(shù)

目前，隨著技術(shù)的發(fā)展，紅外成像器的應用已經(jīng)擴展至臨近空間及外太空，這些系統(tǒng)包括空間偵察系統(tǒng)、臨近空間預警系統(tǒng)、外太空紅外導引打擊系統(tǒng)、星載紅外遙感系統(tǒng)等，這些空間應用的紅外成像器在研制、生產(chǎn)、試驗過程中，必須根據(jù)系統(tǒng)的工作環(huán)境，在地面真空低溫環(huán)境中利用面源黑體對紅外成像器進行精確的輻射定標和性能測試，以取得精確的標定系數(shù)，準確掌握紅外成像器的各項性能指標，保證其性能指標達到預先設(shè)計值。

目前，許多太空條件下紅外成像器的研制已經(jīng)完成，進入到了真空紅外輻射定標和性能測試階段，該階段使用的輻射定標和性能測試設(shè)備為面源黑體。由于輻射定標的效果將直接決定該紅外成像器的最終技戰(zhàn)術(shù)性能，而性能測試能夠使設(shè)計和使用單位準確把握紅外成像器的各項性能指標，因此，輻射定標和性能測試對于該型號具有重要意義，為了保證紅外成像器輻射定標的精度和性能測試的可靠性，需要對面源黑體的相關(guān)指標進行校準。

此類紅外成像器光學系統(tǒng)一般都具有焦距超長、孔徑超大的特點，在對這些紅外成像器進行輻射定標和性能測試過程中，為了覆蓋紅外成像器的光學孔徑，必然要求使用的面源黑體具有超大的輻射面積；為了對紅外成像器進行良好的非均勻性校正，保證紅外成像探測器的所有探測單元對同樣的輻射量值具有相同的響應，必然要求輻射定標用面源黑體具有較高的溫場均勻性，以保證系統(tǒng)非均勻性校正的效果，使紅外成像器具有較好的成像質(zhì)量；為了在輻射定標及性能測試過程中盡量減少周圍環(huán)境的影響，必然要求面源黑體的輻射面具有較低的反射率，以減少對周圍環(huán)境的反射，對于黑體，由于發(fā)射率和反射率之和為1，因此，要求面源黑體具有較高的發(fā)射率，一般情況下要求其發(fā)射率大于0.96；為了保證輻射定標的精度和性能測試的可靠性，必然要求面源黑體具有極高的溫度穩(wěn)定性，以保證在某一段時間內(nèi)被標定紅外成像器觀測到相同的紅外輻射。因此，對于空間紅外成像器輻射定標及性能測試用面源黑體，要求其具有超大輻射面積、較高的溫場均勻性、較高的發(fā)射率、較好的溫度穩(wěn)定性。

在紅外成像器輻射定標和性能測試過程中，面源黑體模擬不同溫度的目標，為紅外成像器提供標準的紅外輻射，因此，面源黑體本身的溫場均勻性、發(fā)射率、輻射亮度精度及溫度穩(wěn)定性等相關(guān)指標直接關(guān)系到定標及測試的準確性和可靠性。為了保證面源黑體為紅外成像器提供均勻、穩(wěn)定的紅外輻射，需要利用校準設(shè)備對面源黑體的溫場均勻性、發(fā)射率、輻射亮度精度及溫度穩(wěn)定性等相關(guān)性能參數(shù)進行校準，為紅外成像器輻射定標和性能測試提供量值溯源，保證其量值傳遞準確可靠。

目前國內(nèi)的一些計量機構(gòu)在面源黑體輻射校準方面進行了相關(guān)研究。其中，中國計量院利用一臺從法國HGH公司引進的RAD314雙波段紅外輻射計對面源黑體進行校準，然而，該紅外輻射計只能在實驗室環(huán)境工作，無法對真空低溫條件下工作的面源黑體進行校準，不能滿足特殊條件下的面源黑體校準。現(xiàn)有方法中，通過采用與標準黑體進行光譜輻亮度比對的方法，可以在-60℃～80℃范圍內(nèi)對面源黑體的輻射特性進行校準，然而，該設(shè)備作為面源黑體校準裝置，難以移動的超大型面源黑體在真空環(huán)境下進行校準。

因此，目前，對于真空低溫條件下的超大面源黑體，其相關(guān)性能指標無法進行校準。

本發(fā)明介紹了一種能夠?qū)崿F(xiàn)真空低溫條件下超大面源黑體校準的系統(tǒng)，解決了該項難題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種用于真空低溫條件下對超大面源黑體相關(guān)性能指標進行測量及校準的系統(tǒng)。

如背景技術(shù)中所述，目前真空低溫條件下無法對大型面源黑體進行校準，因此，該發(fā)明針對該項難題提出了創(chuàng)新性的技術(shù)。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種用于真空低溫條件下的超大面源黑體校準系統(tǒng)，其特征在于包括轉(zhuǎn)接接口、折轉(zhuǎn)光學系統(tǒng)、成像鏡組、調(diào)焦鏡組、紅外面陣探測器、信號處理單元；待測面源黑體與所述折轉(zhuǎn)光學系統(tǒng)位于同一真空艙內(nèi)，所述成像鏡組通過所述轉(zhuǎn)接接口與所述真空艙連接；所述折轉(zhuǎn)光學系統(tǒng)位于待測面源黑體之前，用于將待測面源黑體的紅外光線反射入所述成像鏡組輸入端口，所述成像鏡組輸出光線經(jīng)所述調(diào)焦鏡組輸入所述紅外面陣探測器，其輸出端經(jīng)AD信號卡與所述信號處理單元連接。

進一步的，所述紅外面陣探測器與所述調(diào)焦鏡組之間設(shè)有一切換裝置和一組均勻性校準黑體，所述切換裝置用于將不同的所述均勻性校準黑體的紅外光線反射入所述紅外面陣探測器。