[發明專利]一種基于高光譜成像技術的槍口閃光光譜特性測量裝置

有效

• 申請號: 201710388015.3
• 申請日: 2017-05-27
• 公開（公告）號: CN107192452B
• 公開（公告）日: 2018-10-19
• 發明（設計）人: 賈建鑫;王躍明;莊曉瓊;姚祎
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海技術物理研究所
• 主分類號: G01J3/28
• 分類號: G01J3/28
• 代理公司: 上海滬慧律師事務所 31311
• 代理人: 李秀蘭

本發明公開了一種基于高光譜成像技術的槍口閃光光譜特性測量裝置。本測量裝置包括鏡頭，光譜儀，探測器組件子系統，調整裝置，主控系統以及顯示設備。利用調整裝置調整前端成像系統的位置，使光譜儀的線視場對準槍膛延伸線，瞬時視場包含槍口閃光或飛行彈丸，即空間采樣間隔為閃光尺寸大小的3?5倍。其中，所述探測器采用短波、中波或長波紅外高速面陣探測器，探測器幀頻大于500Hz。本發明可以同時測量槍口閃光和飛行彈丸在不同時刻的光譜特性，相比于傳統測量方法更加方便、高效。

技術領域：

本發明涉及一種紅外高光譜成像系統，具體涉及一種探測槍口閃光和飛行彈丸光譜特性的紅外高光譜成像系統。

背景技術：

20世紀90年代起,光電探測作為一種重要的軍事探測手段開始應用于反狙擊手對抗領域。近十幾年來發展迅速,目前走在前列的美國、以色列、法國和俄羅斯等國開發出多種機理的反狙擊手探測系統，按其工作機理劃分為三類:聲探測、紅外探測和激光探測。

聲探測系統在響應時間上具有很大的滯后性,而且由于探測原理制約,聲探測系統無法同時分辨出多個狙擊手的位置。激光探測系統是靠光電探測器來對回波進行定位的,在處理遠距離的回波時必然要求很高分辨率的成像系統,這一點往往很難做到，因此，激光探測的探測精度相對較低。另外，激光探測系統也無法區分具有與瞄準鏡相同光學性質的透鏡、玻璃等物體。相比較而言，紅外探測系統具有較高的分辨率和很短的響應時間(基本上是實時響應),探測距離遠,定位精度高,采用無源探測、被動接收的方式,工作隱蔽,不易受電子干擾。如美國馬里蘭實驗室的“蝰蛇”探測系統，由凝視型中波紅外探測器來探測槍口閃光，可在狙擊手開槍70ms內探測到目標，探測概率超過95％，方位、水平誤差精度低于0.2度，可探測5.66、7.62和12.7mm口徑的狙擊步槍。

狙擊槍開槍瞬間槍口產生的閃光溫度達1000-2200K，產生高輻射強度的紅外信號，而出膛后的飛行彈丸由于氣動加熱也會產生紅外輻射信號。因此，紅外反狙擊手探測系統是通過探測槍口閃光和飛行彈丸的紅外輻射信號來進行工作的。探究槍口閃光和飛行彈丸的光譜特性有利于探測系統選擇最佳的探測波段和匹配幀頻。傳統探測槍口閃光光譜特性的方法是通過單點光譜儀來測試，但是由于視場角的限制，這種探測方法只能小范圍地探測槍口閃光的光譜特性，對于飛行彈丸則無法探測。飛行彈丸的輻射特性是大都是通過模擬實驗進行仿真計算的，這類仿真計算和真實彈丸的光譜特性都存在一定的誤差。

本發明基于高光譜成像技術可以同時測量槍口閃光和飛行彈丸的光譜特性，相比于傳統測量方法更加方便、高效。本發明的測量方法不僅適用于狙擊槍，還適用于各類手槍、步槍和炮彈等。

發明內容：

本發明旨在提供一種利用高光譜成像技術同時獲取槍口閃光和出膛彈丸光譜特性的測量裝置，解決現有的單點光譜儀難以同時獲取槍口閃光和出膛彈丸光譜特性以及飛行彈丸光譜特性難以測量的問題。

本發明所采用的技術方案是：一種基于高光譜成像技術的槍口閃光光譜特性測量裝置，包括鏡頭1，光譜儀2，探測器組件子系統3，調整裝置4，主控系統5，存儲及顯示設備6。所述鏡頭1是短波、中波或長波紅外鏡頭；所述光譜儀2為成像光譜儀，波段作用范圍是0.9-12μm，光譜分辨率短波紅外不低于20nm，中波紅外不低于50nm，長波紅外不低于100nm；所述探測器組件子系統3包括探測器和驅動與采集電路，其中探測器采用短波、中波或長波紅外高幀頻面陣探測器，幀頻大于500Hz，驅動與采集電路采用高速低噪聲電路；所述調整裝置4是四維位移臺，分別是三個維度的平移和俯仰軸的調節，靈敏度小于3μm，負載大于2.5Kg；所述主控系統5采用單片機、DSP或FPGA邏輯控制芯片；所述存儲與顯示設備6選用配有高速數據接口的PC機或工控機；