[發明專利]一種紅外光學系統的內部雜散輻射的獲取方法

在審

• 申請號: 202111151189.0
• 申請日: 2021-09-29
• 公開（公告）號: CN113935160A
• 公開（公告）日: 2022-01-14
• 發明（設計）人: 張智南;胡炳樑;李立波;鄒純博;柯善良;張兆會;韓亞娟
• 申請（專利權）人: 中國科學院西安光學精密機械研究所
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F30/17;G01N21/35;G01J3/28
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 趙逸宸

本發明提供了一種紅外光學系統的內部雜散輻射的獲取方法，用于解決紅外光學系統冷光學實施中內部雜散輻射能量的計算問題，與現有仿真方法相比，該方法可實現紅外內部雜散輻射的快速計算。紅外光學系統的內部雜散輻射的主要來源是結構鏡筒內壁、結構鏡框及壓圈的紅外自發輻射，本發明以輻射傳輸理論為基礎建立了相應模型，通過對結構鏡筒內壁、結構鏡框及壓圈與探測器焦平面建立坐標系，建立對應的算法模型計算出內部雜散輻射。該獲取方法計算快速、結果較為準確。

技術領域

本發明涉及紅外光電成像領域，具體涉及一種紅外光學系統內部雜散輻射的獲取方法。

背景技術

由于在紅外波段，非絕對零度的物體均會產生自發輻射，因此光機系統自身會產生很強的內部雜散輻射，且內部雜散輻射會被探測器焦平面所接收，接收后會降低儀器的信噪比，嚴重時甚至會使得目標的信號完全被內部雜散輻射淹沒，因此需要對內部雜散輻射進行分析及計算。

現有紅外光學系統內部雜散輻射分析測試方法主要為仿真分析法，這類方法利用計算機軟件對內部雜散輻射進行建模分析，軟件分析方法主要基于蒙特卡洛法、光線追跡法等。這類方法的仿真結果較為準確，但是其仿真結果的準確度與計算機性能、仿真時間、建模精細度呈正相關，因此為了取得準確的結果，需要對紅外光機系統精細建模并花費大量的時間進行仿真計算。

基于此，相關領域急需一種計算快速、結果較為準確的內部雜散輻射的獲取方法來代替仿真分析法。

發明內容

為了解決使用現有的仿真分析法對紅外光學系統內部雜散輻射進行測試分析時，若要取得準確的結果，則需要對紅外光機系統精細建模并花費大量的時間進行仿真計算的問題，本發明提出一種紅外光學系統的內部雜散輻射的獲取方法。

本發明的具體內容如下：

一種紅外光學系統的內部雜散輻射的獲取方法，其特殊之處在于：

步驟1)對紅外光學系統建立輻射傳輸模型；

步驟2)確定輻射傳輸模型的內部雜散輻射源，及內部雜散輻射源數量M， M≥1；

所述內部雜散輻射源種類包括鏡筒內壁、鏡框和壓圈；

其中鏡筒內壁包括圓柱型鏡筒內壁、錐型鏡筒內壁；

步驟3)根據步驟2)中得到的內部雜散輻射源與探測器焦平面的相對位置關系建立坐標系，根據每個內部雜散輻射源在其各自坐標系下的坐標數據，計算該輻射源在探測器焦平面處所產生的輻射通量。

進一步地，步驟3)中當內部雜散輻射源為圓柱型鏡筒內壁時，輻射通量的獲取過程為：

步驟3.1.1)在輻射傳輸模型的坐標系中，取探測器焦平面中心為坐標原點，坐標系的Y軸與光軸平行；坐標系的X軸方向與探測器焦平面的長方向平行、坐標系的Z軸方向與探測器焦平面的寬方向平行；

步驟3.1.2)在圓柱型鏡筒內壁上取任意微元s₂₁，坐標記為(x₁,y₁,z₁)；圓柱型鏡筒內壁產生的輻射入射到探測器焦平面一個微元s₁₁上；

設定微元s₁₁和微元s₂₁的面積分別為ds₁₁和ds₂₁；微元s₁₁到微元s₂₁路徑的距離為r₁；微元s₁₁與微元s₂₁的面法線方向與兩者之間路徑的夾角分別為θ₁₁和θ₂₁；

步驟3.1.3)在微元s₂₁位置截取圓柱型鏡筒圓形截面，該圓形截面與xoz 面重合或者平行，且微元s₂₁位于該圓形截面上；