[發明專利]低溫鏡頭中透鏡的離焦靈敏度系數測試系統和方法

有效

• 申請號: 202011449402.1
• 申請日: 2020-12-09
• 公開（公告）號: CN112414680B
• 公開（公告）日: 2022-09-06
• 發明（設計）人: 宋俊儒;裴景洋;于波;金忠瑞;秦子棟;楊小樂;行麥玲;邢輝;范龍飛;張超;吳同舟;楊天遠;劉志遠
• 申請（專利權）人: 北京空間機電研究所
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02;G01J5/48;G01J5/53
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 茹阿昌

1.一種低溫鏡頭中透鏡的離焦靈敏度系數測試方法，所述測試方法用于低溫鏡頭中透鏡的離焦靈敏度系數測試系統，其特征在于，所述低溫鏡頭中透鏡的離焦靈敏度系數測試系統包括：黑體(1)、四桿靶標(2)、紅外窗口(3)、真空平行光管(4)、低溫環境模擬器(5)、平臺車(6)、紅外探測器(7)、五維調整臺(8)、溫控儀系統(9)和支撐工裝(10)；

真空平行光管(4)與低溫環境模擬器(5)結構相連形成一體化密封結構，真空平行光管(4)的出光口對準低溫環境模擬器(5)罐內；

在一體化密封結構的外部，真空平行光管(4)的焦面位置安裝有四桿靶標(2)；四桿靶標(2)的后方架設黑體(1)作為照明光源，一體化密封結構朝向四桿靶標(2)的一側安裝有紅外窗口(3)；

被測低溫鏡頭(11)通過支撐工裝(10)架設在低溫環境模擬器(5)內的平臺車(6)上；

被測低溫鏡頭(11)的中心高與真空平行光管中心高一致，被測低溫鏡頭(11)的入光口對準真空平行光管(4)的出光口；

被測低溫鏡頭(11)的焦面處架設有紅外探測器(7)，紅外探測器(7)固定安裝在五維調整臺(8)上；五維調整臺(8)安放在平臺車(6)上，五維調整臺(8)用于實現五維調整；

被測低溫鏡頭(11)鏡面成像區域的邊緣粘貼有多個熱敏電阻(22)和加熱片(21)；多個加熱片(21)關于被測低溫鏡頭(11)的中心周向均布；兩個熱敏電阻(22)關于被測低溫鏡頭(11)的中心對稱；熱敏電阻(22)和加熱片(21)通過走線連接罐外的溫控儀系統(9)；

所述測試方法包括步驟如下：

1)搭建測試系統

搭建離焦靈敏度系數測試系統，使得四桿靶標(2)經真空平行光管(4)和被測低溫鏡頭(11)后成像在紅外探測器(7)上；

2)抽真空制冷

關閉低溫環境模擬器(5)的罐門，抽真空，低溫環境模擬器(5)內充液氮制冷，實現罐內的低溫工作環境；低溫工作環境的溫度取值范圍為100K～293K；

3)確定焦面位置

使用熱敏電阻(22)測試獲得被測低溫鏡頭(11)的當前溫度作為基準溫度，紅外探測器(7)對四桿靶標(2)成像，通過走過焦計算圖像傳函的方法，確定被測低溫鏡頭(11)的焦面位置作為基準焦面位置；

4)溫度拉偏

測試被測低溫鏡頭(11)焦面位置沿焦深方向的變化量；使用加熱片(21)加熱被測低溫鏡頭(11)溫度升高至穩定，使用熱敏電阻(22)測試獲得被測低溫鏡頭(11)變溫后的溫度，紅外探測器(7)對四桿靶標(2)成像，通過走過焦計算圖像傳函的方法，確定被測低溫鏡頭(11)的焦面位置作為溫度拉偏后的焦面位置，根據溫度拉偏后的焦面位置和步驟3)所述基準焦面位置之間的差值，獲得離焦量數據，同時，根據變溫后的溫度和步驟3)所述基準溫度的差值，獲得溫差數據；

5)重復步驟4)多次，獲得被測低溫鏡頭(11)在多個溫度下的焦面位置，從而計算透鏡的離焦靈敏度系數；

步驟4)中每次溫度拉偏的步長為2K，至少重復步驟4)五次，得到多組溫差數據、離焦量數據(ΔT_i，Δd_i)，i為正整數；根據多組溫差數據、離焦量數據(ΔT_i，Δd_i)，通過線性最小二乘法擬合直線，將直線斜率作為離焦靈敏度系數。