[發明專利]適應低溫真空冷艙環境的微弱紅外輻射度測量裝置及方法

有效

• 申請號: 202110190177.2
• 申請日: 2021-02-18
• 公開（公告）號: CN112964714B
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發明（設計）人: 王欣
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G01N21/84
• 分類號: G01N21/84;G01N21/01;G01V8/10
• 代理公司: 北京圣州專利代理事務所(普通合伙) 11818
• 代理人: 王振佳

本發明公開了一種適應低溫真空冷艙環境的微弱紅外輻射度測量裝置，包括低溫真空冷艙，低溫真空冷艙內部布置由低溫控制反射式斬波器、低溫電機、液氮制冷輻射體、設定發射率控溫輻射體、被測紅外輻射體、紅外鏡頭、冷光闌和紅外探測器組成的光學探測設備；低溫真空冷艙外部布置由信號處理機構、驅動控制機構和溫度控制機構組成的控制設備。本發明采用上述結構的適應低溫真空冷艙環境的微弱紅外輻射度測量裝置，首先采用設定發射率、溫度和輻射光譜的輻射體對測量裝置進行標定，得到信號幅值與探測波段內輻射功率的關系，再使用測量裝置對被測目標進行測量，根據標定的對應關系即可準確測得目標的輻射強度，從而實現了微弱紅外目標輻射的測量。

技術領域

本發明涉及一種紅外光學技術，尤其涉及一種適應低溫真空冷艙環境的微弱紅外輻射度測量裝置及方法。

背景技術

隨著紅外探測技術的發展，先進紅外探測裝置可實現對空間目標的遠距離探測。為了在其研制、生產和使用生命周期內對探測性能進行測試，往往需要在地面建立相應的測試環境，即使用低溫真空冷艙模擬太空環境，并構建微弱紅外輻射系統模擬紅外目標。對所構建紅外目標的輻射出射度進行測量和標定，使其保持正常穩定狀態，是后續先進紅外探測裝置性能實驗的基礎。

而對微弱紅外目標輻射性能的準確測量一直是一個技術難點。因為周圍任意具有溫度的物體均為紅外輻射體，導致目標的輻射信號淹沒在背景中，且測量結果中的背景輻射量較難剔除，特別是當到達探測器處的輻射功率低于探測器噪聲等效功率時，很難從高的直流背景和隨時間起伏的噪聲中獲得目標的輻射量。此外，目前常用的測量裝置也難以滿足低冷、真空的冷艙工作環境要求。

發明內容

本發明的目的是提供一種適應低溫真空冷艙環境的微弱紅外輻射度測量裝置，首先采用設定發射率、溫度和輻射光譜的輻射體對測量裝置進行標定，得到信號幅值與探測波段內輻射功率的關系，再使用測量裝置對被測目標進行測量，根據標定的對應關系即可準確測得目標的輻射強度，從而實現了微弱紅外目標輻射的測量。

為實現上述目的，本發明提供了適應低溫真空冷艙環境的微弱紅外輻射度測量裝置，包括低溫真空冷艙以及分別與所述低溫真空冷艙連接的抽真空機構和液氮制冷機構，所述低溫真空冷艙內部布置有光學探測設備，所述光學探測設備包括低溫控制反射式斬波器、低溫電機、液氮制冷輻射體、設定發射率控溫輻射體、被測紅外輻射體、紅外鏡頭、冷光闌和紅外探測器；

所述低溫真空冷艙外部布置有控制設備，所述控制設備包括信號處理機構、驅動控制機構和溫度控制機構；

對應所述低溫控制反射式斬波器的反射板的正面分別布置有所述設定發射率控溫輻射體和所述被測紅外輻射體，所述設定發射率控溫輻射體和所述被測紅外輻射體分別固定于平移臺的兩端，所述低溫控制反射式斬波器的反射板的反面與所述液氮制冷輻射體緊貼；

所述低溫控制反射式斬波器、所述紅外鏡頭、所述冷光闌與所述紅外探測器經光路依次連通，所述紅外探測器的信號輸出端與所述信號處理機構相連，所述低溫控制反射式斬波器還經所述低溫電機與所述驅動控制機構連接，所述低溫控制反射式斬波器、所述低溫電機、所述液氮制冷輻射體、所述設定發射率控溫輻射體和所述紅外探測器均與所述溫度控制機構相連；

所述低溫電機還與所述驅動控制機構相連，所述驅動控制機構包括電機驅動器和電機控制器。

優選的，所述低溫控制反射式斬波器的輻射面法線與所述紅外鏡頭的光軸夾角為45°。

優選的，所述溫度控制機構包括液氮制冷循環系統和與所述液氮制冷循環系統相連的溫度控制系統，所述液氮制冷循環系統還分別與所述低溫電機、所述液氮制冷輻射體和所述紅外探測器相連，所述溫度控制系統還分別與所述設定發射率控溫輻射體、所述低溫控制反射式斬波器和所述液氮制冷輻射體相連。