[發明專利]一種用于長波紅外光學系統的低溫標定系統

有效

• 申請號: 201811147910.7
• 申請日: 2018-09-29
• 公開（公告）號: CN110967114B
• 公開（公告）日: 2022-08-19
• 發明（設計）人: 張濤;王成龍;楊帥;王東鶴
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G01J5/90
• 分類號: G01J5/90
• 代理公司: 深圳市科進知識產權代理事務所(普通合伙) 44316
• 代理人: 曹衛良

本發明實施例公開了一種用于長波紅外光學系統的低溫標定系統。該長波紅外光學系統的低溫標定系統包括具有溫度傳感器的低溫腔型黑體，保溫隔熱層，具有密封保護玻璃、第一反射鏡和第二反射鏡的平行光管，充氮密封管，待標定的光學系統和具有溫度控制器的上位機。本發明實施例所提供的用于長波紅外光學系統的低溫標的系統能夠針對長波紅外系統的響應特性進行全溫度范圍(即?50℃～50℃)標定的系統且具有成本低、體積小、功耗小、升降溫速度快等特點，可有效地提高長波紅外系統的標定效率及標定精度。

技術領域

本發明涉及進行紅外光學系統的標定的技術領域，具體涉及一種用于長波紅外光學系統的低溫標定系統。

背景技術

近年來，紅外光學系統已經廣泛地應用于成像、測量等領域。因為紅外相機成像天然具有不均勻性，所以必須對其所有像素的不均勻性進行校正，才能實現良好的成像效果。不均勻性校正的過程需要計算相機各像素的響應，進而修正其不均勻性。為了進行目標紅外特性的測量，也需要計算各像素的響應，進而計算某成像灰度值下目標亮度、等效溫度等參數。目前，對紅外光學系統進行標定的標定系統一般使用面源黑體，面源黑體的輻射面必須大于光學系統的入瞳。根據不同面源黑體輻射面的大小，其工作溫度范圍在室溫～1200℃之間。

標定系統對波長為3.7μm～4.8μm的中波紅外和波長為0.9μm～1.7μm的短波紅外都具有良好的效果。由于長波紅外的響應波段針對的溫度范圍有相當一部分在攝氏零度以下(-50℃～50℃)，因此，對于波長為7.7μm～9.3μm的長波紅外，類似的常溫或高溫標定系統無法對長波紅外系統進行完整標定。

傳統的解決思路是采用低溫面源黑體，但制造大尺寸的低溫面源黑體技術難度高，需要涉及制冷機、循環機等一系列設備。進一步地，現有的針對長波紅外的標定系統存在價格高、體積大、功耗大、可靠性差、維護困難、升降溫速度慢、輻射面工作溫度低于室溫易產生冷凝滴水等現象。上述困難及現象極大地限制了低溫面源黑體的應用，造成了長波紅外系統低溫段標定數據缺失，僅能靠常溫段數據外推，因此數據精度差。

因此，針對現有的用于長波紅外光學系統的標定系統所存在實現技術難度大、價格高、體積大、功耗大、升降溫速度慢等一系列問題，有必要提出一種能夠針對長波紅外系統的響應特性進行全溫度范圍(即-50℃～50℃)標定的系統且具有成本低、體積小、功耗小、升降溫速度快等特點。

發明內容

針對現有的用于長波紅外光學系統的標定系統所存在實現技術難度大、價格高、體積大、功耗大、升降溫速度慢等一系列問題，本發明實施例提出一種用于長波紅外光學系統的低溫標的系統。該用于長波紅外光學系統的低溫標的系統能夠針對長波紅外系統的響應特性進行全溫度范圍(即-50℃～50℃)標定的系統且具有成本低、體積小、功耗小、升降溫速度快等特點，可有效地提高長波紅外系統的標定效率及標定精度。

本發明實施例中提供的一種用于長波紅外光學系統的低溫標定系統的具體方案如下：一種用于長波紅外光學系統的低溫標定系統，包括：低溫腔型黑體，作為光輻射源；平行光管，與所述低溫腔型黑體連接，將所述低溫腔型黑體所發射的光轉換成平行出射光；所述平行光管包括：第一反射鏡、第二反射鏡和密封保護玻璃；所述第一反射鏡設置于所述平行光管內且位于所述平行光管與所述低溫腔型黑體的連接處，用于反射所述低溫腔型黑體所發射的光；所述第二反射鏡設置于所述平行光管的底端，用于反射所述第一反射鏡所反射的光；所述密封保護玻璃，設置在所述平行光管的出瞳處，用于密封所述平行光管且不阻擋出射光線；密封管，設置在所述平行光管的外圍，用于密封所述平行光管；保溫隔熱層，設置在所述密封管的外圍，用于對所述平行光管進行保溫隔熱；待標定的光學系統，設置在所述平行光管的出射光口的前方，用于接收從所述平行光管中射出的光；上位機，與所述低溫腔型黑體連接，與所述待標定的光學系統連接，用于向所述低溫腔型黑體發出控制命令并對所述光學系統進行標定。

優選地，所述密封管的管內空間設有惰性氣體。

優選地，所述低溫腔型黑體內設有溫度傳感器，所述溫度傳感器用于采集所述低溫腔型黑體的溫度。