[發(fā)明專利]一種紅外透波窗口輻射傳輸特性測(cè)量平臺(tái)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510633233.X
• 申請(qǐng)日: 2015-09-29
• 公開（公告）號(hào): CN105223229A
• 公開（公告）日: 2016-01-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王亞輝;徐力;劉彥;鄭文娟;肖利平;肖練剛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京航天自動(dòng)控制研究所;中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院
• 主分類號(hào): G01N25/20
• 分類號(hào): G01N25/20
• 代理公司: 中國(guó)航天科技專利中心 11009
• 代理人: 陳鵬

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明提出的一種紅外透波窗口輻射傳輸特性測(cè)量平臺(tái)，主要應(yīng)用在紅外探測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別是明顯高于室溫的紅外透波窗口輻射傳輸特性測(cè)量。

背景技術(shù)

紅外探測(cè)技術(shù)具有全天時(shí)被動(dòng)工作、探測(cè)距離遠(yuǎn)、分辨率高、體積小功耗低等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于測(cè)繪、遙感、軍事等無人機(jī)光電探測(cè)系統(tǒng)。為了保證紅外探測(cè)系統(tǒng)的安全和正常工作，需要安裝紅外透波窗口。凡溫度高于零K的物體均向外發(fā)射紅外輻射，這為紅外探測(cè)技術(shù)的應(yīng)用提供了基礎(chǔ)條件，但是保護(hù)紅外探測(cè)系統(tǒng)本身免于破壞的紅外透波窗口也具備輻射傳輸特性，將影響了紅外探測(cè)系統(tǒng)的性能。攜帶紅外探測(cè)系統(tǒng)的無人飛行器在大氣層高超音速飛行狀態(tài)時(shí)，出現(xiàn)強(qiáng)烈的氣動(dòng)加熱使紅外透波窗口的溫度上升。高溫紅外透波窗口不僅對(duì)遠(yuǎn)處目標(biāo)的紅外輻射形成衰減，導(dǎo)致目標(biāo)探測(cè)信噪比降低，還產(chǎn)生強(qiáng)烈自身熱輻射，極易導(dǎo)致紅外探測(cè)器飽和，使其不能分辨來自目標(biāo)的信號(hào)，降低紅外探測(cè)系統(tǒng)的性能，甚至使其失效，制約了紅外成像探測(cè)技術(shù)在高超音速領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。一些研究表明，紅外透波窗口的溫度越高，對(duì)紅外探測(cè)系統(tǒng)性能的影響約嚴(yán)重。因此，準(zhǔn)確獲取高溫狀態(tài)的紅外透波窗口透過率和自身熱輻射等輻射傳輸特性參數(shù)，在評(píng)估紅外透波窗口對(duì)紅外探測(cè)系統(tǒng)性能的影響中變得尤為重要。

目前，公開報(bào)道的紅外透波窗口輻射傳輸特性測(cè)量主要是常溫狀態(tài)測(cè)量，對(duì)應(yīng)的測(cè)量平臺(tái)主要由紅外測(cè)量?jī)x、面源黑體以及數(shù)據(jù)記錄儀等組成，紅外透波窗口處于紅外測(cè)量?jī)x、面源黑體之間，測(cè)量有、無紅外透波窗口兩種狀態(tài)的面源黑體紅外輻射，兩者之比即為透過率，進(jìn)而分析衰減系數(shù)，計(jì)算自身熱輻射。由于常溫狀態(tài)下，紅外透波窗口溫度較為穩(wěn)定，且自身熱輻射小，滿足自身熱輻射為零的假設(shè)，這種測(cè)量平臺(tái)可獲得準(zhǔn)確的結(jié)果，但是用于測(cè)量高溫狀態(tài)測(cè)量時(shí)，紅外透波窗口自身熱輻射迅速增強(qiáng)，自身熱輻射為零的假設(shè)不成立，這將帶來極大的試驗(yàn)誤差，所以，現(xiàn)有測(cè)量平臺(tái)不能測(cè)量出高溫狀態(tài)下的紅外透波窗口透過率，更不能測(cè)量出高溫狀態(tài)下的紅外透波窗口自身熱輻射。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題為：針對(duì)紅外窗口熱輻射評(píng)估面臨的紅外窗口材料熱輻射特性參數(shù)缺乏問題，發(fā)明了一種紅外透波窗口輻射傳輸特性測(cè)量平臺(tái)，用于測(cè)量高溫狀態(tài)下紅外透波窗口的透過率和自身熱輻射等輻射傳輸特性。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種紅外透波窗口輻射傳輸特性測(cè)量平臺(tái)，包括支撐平臺(tái)、保溫裝置、紅外測(cè)量?jī)x、面源黑體、數(shù)據(jù)記錄儀和平臺(tái)狀態(tài)控制器；

保溫裝置、紅外測(cè)量?jī)x、面源黑體安裝于支撐平臺(tái)上；

保溫裝置為箱體，箱體兩端開設(shè)小孔，保溫裝置內(nèi)有紅外透波窗口的安裝接口，隔離紅外透波窗口與外界環(huán)境的直接熱交換；

紅外測(cè)量?jī)x在保溫裝置外一側(cè)，通過保溫裝置箱體上的小孔測(cè)量面源黑體的紅外輻射或其穿透紅外透波窗口的紅外輻射；

面源黑體位于與紅外測(cè)量?jī)x相對(duì)的保溫裝置的另一側(cè)，通過保溫裝置箱體上的小孔向紅外透波窗口或紅外測(cè)量?jī)x發(fā)射紅外輻射；

紅外測(cè)量?jī)x的探測(cè)視線、面源黑體輻射面中心的法線、保溫裝置兩端小孔的中心連線三者重合；

數(shù)據(jù)記錄儀用于記錄實(shí)驗(yàn)參數(shù)和測(cè)量結(jié)果，實(shí)驗(yàn)參數(shù)包括面源黑體的溫度T_b和紅外透窗口的溫度T，測(cè)量結(jié)果包括紅外測(cè)量?jī)x測(cè)量的在響應(yīng)波段Δλ的紅外輻射L_Δλ,obj和透過紅外透波窗口的面源黑體紅外輻射L_Δλ,tot；

平臺(tái)狀態(tài)控制器用于：

控制紅外透波窗口的溫度T和面源黑體溫度T_b；從數(shù)據(jù)記錄儀獲取數(shù)據(jù)；進(jìn)行線性擬合，計(jì)算紅外透波窗口在測(cè)量要求溫度T、波段Δλ的輻射傳輸特性，包括透過率和自身熱輻射擬合公式為：