[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

本發明低溫鏡頭中透鏡的離焦靈敏度系數測試系統和方法，包括：黑體、四桿靶標、紅外窗口、真空平行光管、低溫環境模擬器、平臺車、紅外探測器、五維調整臺、溫控儀系統、支撐工裝。本方法首先通過成像的方法，使得平行光管焦面處的四桿靶標成像在紅外探測器上，利用五維調整臺實現紅外探測器的調節，通過傳函走過焦測試確定最佳焦面位置。低溫鏡頭的透鏡上貼有熱敏電阻和加熱片，通過走線連接在溫控儀系統上，可實時讀取和控制透鏡溫度。通過測試透鏡不同溫度下，低溫鏡頭的最佳焦面位置，計算得到透鏡的離焦靈敏度系數。本發明實現了低溫鏡頭中透鏡的離焦靈敏度系數測試，測量精度高，可以為低溫鏡頭的熱控設計和結構設計提供實測數據。

技術領域

本發明屬于低溫鏡頭熱光特性測試領域，特別是涉及低溫鏡頭中透鏡的離焦靈敏度系數測試系統和方法。

背景技術

隨著低溫光學的發展，低溫鏡頭對熱目標探測能力強的優點收到青睞，越來越多的低溫鏡頭被設計和研制，廣泛應用于資源普查、地標植被監控、自然災害監測、太空探測等方面。由于低溫光學發展時間比較短，目前的測試技術多集中在材料的熱光特性測試方面，材料設計研制成低溫鏡頭后，對低溫鏡頭特性的實測影響方面開展的研究很少。透鏡材料的熱光特性測試技術，多采用材料低溫折射率測試的方法，計算得到折射率和溫度的關系來表征材料的熱光特性。本發明所述透鏡的離焦靈敏度系數是透鏡上的溫差對低溫鏡頭焦面離焦量的表征，表征透鏡溫差對低溫鏡頭焦面位置的敏感性，與材料的熱光特性有差別。未見公開的資料報道。

發明內容

本發明解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提出了低溫鏡頭中透鏡的離焦靈敏度系數測試系統和方法，能夠實現低溫鏡頭中透鏡的離焦靈敏度系數測試。

本發明通過如下技術方案實現：

低溫鏡頭中透鏡的離焦靈敏度系數測試系統，包括：黑體、四桿靶標、紅外窗口、真空平行光管、低溫環境模擬器、平臺車、紅外探測器、五維調整臺、溫控儀系統和支撐工裝；

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

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

被測低溫鏡頭通過支撐工裝架設在低溫環境模擬器內的平臺車上；

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

被測低溫鏡頭的焦面處架設有紅外探測器，紅外探測器固定安裝在五維調整臺上；五維調整臺安放在平臺車上，五維調整臺用于實現五維調整；

被測低溫鏡頭鏡面成像區域的邊緣粘貼有多個熱敏電阻和加熱片；多個加熱片關于被測低溫鏡頭的中心周向均布；兩個熱敏電阻關于被測低溫鏡頭的中心對稱；熱敏電阻和加熱片通過走線連接罐外的溫控儀系統。

一種利用上述的低溫鏡頭中透鏡的離焦靈敏度系數測試系統進行低溫鏡頭中透鏡的離焦靈敏度系數測試方法，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，使得四桿靶標經真空平行光管和被測低溫鏡頭后成像在紅外探測器上；

2)抽真空制冷

關閉低溫環境模擬器的罐門，抽真空，低溫環境模擬器內充液氮制冷，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

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

4)溫度拉偏