[發明專利]基于同軸腔微波諧振原理的微弱紅外信號檢測系統與方法

有效

• 申請號: 201810856245.2
• 申請日: 2018-07-31
• 公開（公告）號: CN109030358B
• 公開（公告）日: 2020-11-27
• 發明（設計）人: 李亞峰;李恩;余承勇;高沖;龍嘉威;張云鵬;高勇;鄭虎;郭高鳳
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01N21/01
• 分類號: G01N21/01
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙) 51232
• 代理人: 敖歡;葛啟函

1.基于同軸腔微波諧振原理的微弱紅外信號檢測裝置，其特征在于：包括真空低溫艙(10)、鑲嵌于真空低溫艙艙壁上的藍寶石窗口(9)、光學分頻系統(1)、同軸腔紅外信號探測系統(2)、數據采集與處理系統，光學分頻系統和同軸腔紅外信號探測系統都位于真空低溫艙內部，光學分頻系統(1)沿紅外信號傳播方向依次包括離軸拋物面聚焦鏡、光纖(17)和多信道光柵(18)，光學分頻系統(1)用于將待測紅外信號進行全反光變換，并經光纖傳輸至多信道光柵(18)進行分頻段和分信道處理；同軸腔紅外信號探測系統(2)通過多維移動平臺(21)進行位置調節對各信道、各頻段紅外信號進行檢測；數據采集與處理系統對同軸腔紅外信號探測系統(2)進行數據實時提取與處理；

所述同軸腔紅外信號探測系統包括同軸諧振腔(19)、多維移動平臺(21)、紅外敏化材料(20)，所述同軸諧振腔(19)固定于多維移動平臺(21)上，且具有6個以上的可用諧振頻率，在同軸諧振腔頂端中心處開有深度為3.5mm的同軸諧振腔測試孔(24)，用于放置紅外敏化材料(20)；所述多維移動平臺上可進行上下、左右、前后、角度四維調節；所述紅外敏化材料(20)采用玻璃鋼板或石英作為基體，基體底端涂敷有在不同紅外輻照功率下有不同響應特性的紅外敏化材料涂層；對不同位置下同軸諧振腔的微波性能參數進行提取，并依據微波諧振原理計算紅外敏化材料的介電常數和損耗角正切，對紅外信號的頻率、功率進行檢測。

2.根據權利要求1所述的基于同軸腔微波諧振原理的微弱紅外信號檢測裝置，其特征在于：所述光學分頻系統(1)沿紅外信號傳播方向依次包括紅外濾波片(11)、消雜光光闌(12)、離軸拋物面大聚焦鏡(13)、視場光闌(14)、離軸拋物面小聚焦鏡(15)、斬光器(16)、光纖(17)、多信道光柵(18)，所述紅外濾波片(11)緊貼于藍寶石窗口(9)后端；所述消雜光光闌(12)位于紅外濾波片(11)和離軸拋物面大聚焦鏡(13)之間；所述離軸拋物面大聚焦鏡(13)和離軸拋物面小聚焦鏡(15)之間的焦點處放置有視場光闌(14)；所述離軸拋物面小聚焦鏡(15)和光纖(17)之間放置有斬光器(16)；所述多信道光柵(18)放置于光纖(17)后端；待測紅外信號經藍寶石窗口進入真空低溫艙內，通過紅外濾波片(11)和消雜光光闌(12)入射到離軸拋物面大聚焦鏡(13)上，此后，由離軸拋物面大聚焦鏡(13)和離軸拋物面小聚焦鏡(15)進行全反光變換，通過斬光器(16)進行調控后由光纖(17)傳輸至多信道光柵(18)上，由多信道光柵(18)對待檢測紅外信號進行分信道、分方向處理。

3.根據權利要求2所述的基于同軸腔微波諧振原理的微弱紅外信號檢測裝置，其特征在于：所述離軸拋物面大聚焦鏡(13)和離軸拋物面小聚焦鏡(15)采用石英為基體，基體表面鍍有金或銀金屬反射膜以及介質保護膜。

4.根據權利要求2所述的基于同軸腔微波諧振原理的微弱紅外信號檢測裝置，其特征在于：所述多信道光柵(18)采用藍寶石制成，能將2-6μm的紅外信號進行多信道分頻處理，且每個信道可通過的紅外波長范圍不同，其分辨率小于200nm。

5.根據權利要求1所述的基于同軸腔微波諧振原理的微弱紅外信號檢測裝置，其特征在于：同軸諧振腔(19)采用黃銅制作，同軸諧振腔(19)內外表面都先后涂有銀、金金屬膜層，其工作頻段為1-8GHz，品質因數1萬以上。

6.根據權利要求1所述的基于同軸腔微波諧振原理的微弱紅外信號檢測裝置，其特征在于：所述數據采集與處理系統包括矢量網絡分析儀(3)、程控計算機(4)，矢量網絡分析儀(3)通過微波線纜(8)連接同軸諧振腔(19)，所述程控計算機(4)通過程序控制矢量網絡分析儀(3)對不同位置下同軸諧振腔的微波性能參數進行提取，并依據微波諧振原理計算紅外敏化材料的介電常數和損耗角正切。

7.根據權利要求1所述的基于同軸腔微波諧振原理的微弱紅外信號檢測裝置，其特征在于：所述真空低溫艙內表面粘貼有紅外吸波材料，其工作頻率范圍覆蓋近、中紅外波段。