专利名称：红外辐射照度测量仪及应用该测量仪测量红外辐射照度的方法
技术领域：
本发明涉及红外辐射照度测量仪及其测量方法，属于光学领域。
背景技术：
红外目标模拟器在军事武器的研究中有非常广泛的应用，例如红外寻的弹头、星载和机载红外遥感遥测设备的检测中。红外目标模拟器的精确性与稳定性需要通过对其出瞳处辐射照度的校准与测量来保证。随着工业生产和军事科学研究的不断深入，辐射照度的测量方法有了很大的进步，很多国家都投入了大量的人力物力来对辐射照度的标定和测量方法进行深入的研究。红外成像目标/干扰模拟器的输出辐射照度的测量，从原理上可分为两种，一种是以被标定的辐射源作为标准，对应的测量方法是对比比较的方法；另外一 种是以被使用的探测器作为标准，对应的测量方法为绝对测量法。对于红外辐射照度测量技术的研究，国外开展的较早，1989年美国军方(Aerospace Guidance and Metrology Center, Newark Air Force Base)石开制了红夕卜目标模拟器校准设备，该设备将待校准的红外目标模拟器和标准辐射源置于平移台上，红外辐射计交替对准接收红外福射。2001年美国红外测试中心(Infrared Training Center,FLIRSystems, Inc.)研制了用SR-5000红外光谱福射计对红外目标模拟器的校准装置。加拿大BOMAN公司的傅里叶光谱辐射计由输入准直器、干涉仪和输出光路组成，光谱范围0. 25 25im，但体积大，动态测量实现困难。我国红外辐射照度测量仪及其测量方法器研制起步晚，研制过程缓慢，加上各种技术水平落后，因此无论从技术水平还是产品工艺上，都需要做进一步细致的工作。1995年航天工业总公司三院第三计量测试研究院的傅宏明等人研制的一套准直辐射计，经实验室基准标定得到测量传递标准，可以到现场完成校准任务。2003年苏州大学现代光学技术研究所和西安应用光学研究所研制成的红外目标模拟器校准系统上应用精密转台，校准值和计算值之间的差别超过了 10%。目前国内的辐照度的测量还处于初级阶段，辐照度测量仪器的研制需要解决以下的问题现有辐照度测量仪器的标定不精确合理；误差大；检测微弱信号的精度低；体积大、不方便携带。
发明内容
本发明目的是为了解决现有辐照度测量仪器的标定不精确合理、误差大、检测微弱信号的精度低、体积大以及不方便携带的问题，提供了一种红外辐射照度测量仪及应用该测量仪测量红外辐射照度的方法。本发明所述红外辐射照度测量仪，它包括主物镜、调制盘、第一中继透镜、滤光片、衰减片组、第二中继透镜、光电探测器、前置放大器、锁相放大器、AD转换�？�、计算机和调制盘电机转速控制及驱动电路，平行光束入射至主物镜，主物镜输出汇聚光束并入射调制盘，调制盘输出调制光束并入射至第一中继透镜，第一中继透镜输出平行光束并入射至滤光片，滤光片输出的透射光束经衰减片组后的平行衰减光束入射至第二中继透镜，第二中继透镜输出的汇聚光束入射至光电探测器的光敏面上，光电探测器的电信号输出端与前置放大器的输入端相连，前置放大器的输出端与锁相放大器的输入端相连，锁相放大器的输出端与AD转换模块的模拟信号输入端相连，AD转换模块的电压信号输出端与计算机的输入端相连，调制盘电机转速控制及驱动电路的调制指令输出端与调制盘的调制指令输入端相连，调制盘电机转速控制及驱动电路的锁相输入输出端与锁相放大器的控制端相连。应用所述红外辐射照度测量仪测量红外辐射照度的方法包括以下步骤步骤一、利用标准红外准直光源对所述红外辐射照度测量仪进行标定红外准直光源采用标准黑体来实现，标准黑体输出光束经平行光管后输出的平行光束入射至红外辐射照度测量仪，调节标准黑体、平行光管和红外辐射照度测量仪之间的位置关系，以满足入射至红外辐射照度测量仪的平行光束完全覆盖红外辐射照度测量仪中 的光电探测器的光敏面；并按照如下步骤进行标定步骤I、随机改变标准黑体的温度Ti,每改变一次均记录下红外辐射照度测量仪输出的电压值Vi, i = 1，2，. . .，n，同时记录标准黑体的红外辐射照度Ei,所述红外辐射照度Ei按公式
权利要求
1.红外辐射照度测量仪，其特征在于，它包括主物镜(I)、调制盘(2)、第一中继透镜(3)、滤光片(4)、衰减片组(5)、第二中继透镜(6)、光电探测器(7)、前置放大器(8)、锁相放大器(9)、AD转换�？�(10)、计算机(11)和调制盘电机转速控制及驱动电路(12)， 平行光束入射至主物镜(1)，主物镜(I)输出汇聚光束并入射调制盘(2)，调制盘(2)输出调制光束并入射至第一中继透镜(3)，第一中继透镜(3)输出平行光束并入射至滤光片(4)，滤光片(4)输出的透射光束经衰减片组(5)后的平行衰减光束入射至第二中继透镜(6)，第二中继透镜(6)输出的汇聚光束入射至光电探测器(7)的光敏面上，光电探测器(7)的电信号输出端与前置放大器(8)的输入端相连，前置放大器(8)的输出端与锁相放大器(9)的输入端相连，锁相放大器(9)的输出端与AD转换�？�(10)的模拟信号输入端相连，AD转换�？�(10)的电压信号输出端与计算机(11)的输入端相连， 调制盘电机转速控制及驱动电路(12)的调制指令输出端与调制盘(2)的调制指令输入端相连，调制盘电机转速控制及驱动电路(12)的锁相输入输出端与锁相放大器(9)的控制端相连。
2.根据权利要求I所述红外辐射照度测量仪，其特征在于，衰减片组(5)由多片衰减片沿光轴方向水平排列构成。
3.应用权利要求I所述红外辐射照度测量仪测量红外辐射照度的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤 步骤一、利用标准红外准直光源对所述红外辐射照度测量仪(15)进行标定 红外准直光源采用标准黑体(13)来实现，标准黑体(13)输出光束经平行光管(14)后输出的平行光束入射至红外辐射照度测量仪(15)，调节标准黑体(13)、平行光管(14)和红外辐射照度测量仪(15)之间的位置关系，以满足入射至红外辐射照度测量仪(15)的平行光束完全覆盖红外辐射照度测量仪(15)中的光电探测器7的光敏面；并按照如下步骤进行标定 步骤I、随机改变标准黑体(13)的温度Ti,每改变一次均记录下红外辐射照度测量仪(15)输出的电压值Vi, i = 1,2, ...,η,同时记录标准黑体(13)的红外辐射照度Ei,所述红外辐射照度Ei按公式五
全文摘要
红外辐射照度测量仪及应用该测量仪测量红外辐射照度的方法，属于光学领域，本发明为解决现有辐照度测量仪器的标定不精确合理、误差大、检测微弱信号的精度低、体积大以及不方便携带的问题。本发明所述红外辐射照度测量仪，主物镜将入射的平行光束汇聚，由调制盘调制输出光束至第一中继透镜、滤光片、衰减片组、第二中继透镜后入射至光电探测器的光敏面上，光电探测器输出电信号，对该电信号放大、锁相、AD转换输出电压信号给计算机，调制盘电机转速控制及驱动电路控制调制盘的调制，和控制锁相放大器的锁相。该测量仪用标准黑体进行标定，得到电压信号与红外辐射照度的关系，实现对红外目标模拟器的红外辐射照度的测量。
文档编号G01J1/42GK102706448SQ20121019328
公开日2012年10月3日 申请日期2012年6月13日 优先权日2012年6月13日
发明者戴景民, 杨森, 萧鹏 申请人:哈尔滨工业大学
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