一种降低黑体辐射定标时背景辐射影响的定标切换机构的制作方法
【专利摘要】本发明一种降低黑体辐射定标时背景辐射影响的定标切换机构包括：变温黑体组件、转盘、自反射角镜、驱动机构；变温黑体组件隔热安装于转盘上，转盘上除去安装变温黑体组件的其余区域均安装自反射角镜；驱动机构与转盘相连，用于带动转盘处于成像、黑体定标、探测器焦面自反射定标三个位置，每个位置占用转盘的三分之一；变温黑体组件中的黑体为高发射率面源黑体，通过调节黑体背部的半导体制冷器实现多个黑体温度点的设置。本发明大大降低了空间光学遥感器黑体辐射定标时的背景辐射，60K的背景辐射远低于红外探测器的动态响应范围，背景辐射就不会混入定标数据，大大提高了定标数据的准确性。
【专利说明】一种降低黑体辐射定标时背景辐射影响的定标切换机构
【技术领域】
[0001]本发明属于航天光学遥感器【技术领域】，涉及一种降低黑体辐射定标时背景辐射影响的定标切换机构。
【背景技术】
[0002]定标切换机构是空间红外光学遥感器在轨辐射定标时最常使用的一种手段，为了减小活动机构的规模，定标切换机构通常处在光路中，黑体安装在转盘上，通过控制指令在定标时将黑体切入切出光路。
[0003]背景辐射及周围的杂散辐射在定标时会进入焦面，如果达到探测器的动态响应范围(一般取低于200K，探测器不响应)，则会造成定标数据的不准确，对定标精度造成影响。
[0004]由于处在光路中，黑体定标机构的温度通常控制在(20±2) °C，相当于293K的辐射源，定标数据中会包含杂散辐射的信息。由于不能把转盘控制在很低的温度(_73°C以下)，此问题之前未得到解决。
【发明内容】
[0005]本发明的技术解决问题是:克服现有技术的不足之处，提供一种降低黑体辐射定标时背景辐射影响的定标切换机构，该方法利用了自反射角镜具有高反射率、能使光路原路返回的特点，将其首次应用在定标机构中，将背景辐射变为冷焦面的自身辐射，温度为60K、80K，低于200K，探测器不响应，不会在黑体定标数据中混入背景辐射信息，大大提高了定标的准确性，解决了黑体辐射定标时会混入背景辐射的难题。
[0006]本发明的技术解决方案是:
[0007]—种降低黑体辐射定标时背景辐射影响的定标切换机构包括:变温黑体组件1、第一自反射角镜2、转盘3、第二自反射角镜4、驱动机构5 ；
[0008]变温黑体组件I通过第一反射镜2上的通孔隔热安装于转盘3上，转盘3上除去安装变温黑体组件I外，其余区域安装第一自反射角镜2、第二自反射角镜4 ;驱动机构5与转盘3相连，用于带动转盘3处于成像、黑体定标、探测器焦面自反射定标三个位置，每个位置占用转盘的三分之一；所述转盘3处于成像位置时探测器焦面对准转盘的120°开口，成像光线可通过此开口到达探测器焦面上；所述转盘3处于黑体定标位置时，黑体组件I的中心对准探测器焦面的中心；所述转盘3处于探测器焦面自反射定标时，第二自反射角镜4的中心对准探测器焦面的中心；
[0009]变温黑体组件I包括扩束镜头6、面源黑体7、半导体制冷器8，半导体制冷器8安装于变温黑体组件I的背部并与面源黑体7相连，扩束镜头6安装于变温黑体组建I的外壁上，变温黑体组件I通过调节背部的半导体制冷器8的功率实现面源黑体7的多个黑体温度点的设置并发射黑体辐射，最后通过扩束镜头6使得黑体辐射实现探测器焦面上均匀分布；
[0010]转盘3上安装自反射角镜的背测一面，喷涂一定发射率的白漆，用于半导体制冷器的散热。
[0011]所述的探测器焦面温度，长波通道为60K、短中波通道为80K。
[0012]所述面源黑体发射率高于0.97，黑体温度可控制在5°C至50°C之间任一个温度点上，控温精度±0.1K。
[0013]所述第一自反射角镜2、第二自反射角镜4由多个三角锥阵列组成，每个三角锥内表面互相垂直，每个三角锥内表面镀金，膜层均匀，最低反射率要求R>90% @(3um?13um)；角反射镜入射光线和反射光线角偏差小于250"。
[0014]所述白漆的发射率优于98%。
[0015]本发明与现有技术相比的有益效果是:
[0016](I)本发明利用自反射角镜作为黑体的背景辐射载体，用红外探测器冷焦面温度作为黑体定标时的背景温度(可低至60K，相当于-213°C)，比通常的20°C (293K)低很多，大大降低了空间光学遥感器黑体辐射定标时的背景辐射，60K的背景辐射低于探测器的动态响应范围(200K-450K)，背景辐射就不会混入定标数据，大大提高了定标数据的准确性，解决了黑体辐射定标时会混入背景辐射的难题。
[0017](2)本发明采用变温黑体组件、自反射角镜组成的实现降低黑体辐射定标时背景辐射影响，结构简单、易实施、应用广泛，成本较低。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为本发明结构示意图；
[0019]图2为本发明变温黑体组件结构示意图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图对本发明【具体实施方式】做进一步介绍。
[0021]如图1、2所示，本发明一种降低黑体辐射定标时背景辐射影响的定标切换机构包括:变温黑体组件1、第一自反射角镜2、转盘3、第二自反射角镜4、驱动机构5。
[0022]变温黑体组件I通过第一反射镜2上的通孔隔热安装于转盘3上，转盘3上除去安装变温黑体组件I外，其余区域安装第一自反射角镜2、第二自反射角镜4 ;驱动机构5与转盘3相连，用于带动转盘3处于成像、黑体定标、探测器焦面自反射定标三个位置，每个位置占用转盘的三分之一；转盘3处于成像位置时探测器焦面对准转盘的120°开口，成像光线可通过此开口到达探测器焦面上；转盘3处于黑体定标位置时，黑体组件I的中心对准探测器焦面的中心；转盘3处于探测器焦面自反射定标时，第二自反射角镜4的中心对准探测器焦面的中心。
[0023]变温黑体组件I包括扩束镜头6、面源黑体7、半导体制冷器8，半导体制冷器8安装于变温黑体组件I的背部并与面源黑体7相连，扩束镜头6安装于变温黑体组建I的外壁上，变温黑体组件I通过调节背部的半导体制冷器8的功率实现面源黑体7的多个黑体温度点的设置并发射黑体辐射，最后通过扩束镜头6使得黑体辐射实现探测器焦面上均匀分布。
[0024]转盘3上安装自反射角镜的背测一面，喷涂一定发射率的白漆，用于半导体制冷器的散热。
[0025]探测器焦面温度，长波通道为60K、短中波通道为80K。
[0026]面源黑体发射率高于0.97，黑体温度可控制在5°C至50°C之间任一个温度点上，控温精度±0.1K。
[0027]第一自反射角镜2、第二自反射角镜4由多个三角锥阵列组成，每个三角锥内表面互相垂直，每个三角锥内表面镀金，膜层均匀，最低反射率要求R>90%(g(3um?13um);角反射镜入射光线和反射光线角偏差小于250"。
[0028]白漆的发射率优于98%。
[0029]本发明未详细说明部分属本领域技术人员公知常识。
【权利要求】
1.一种降低黑体辐射定标时背景辐射影响的定标切换机构，其特征在于包括:变温黑体组件1、第一自反射角镜2、转盘3、第二自反射角镜4、驱动机构5 ； 变温黑体组件I通过第一反射镜2上的通孔隔热安装于转盘3上，转盘3上除去安装变温黑体组件I外，其余区域安装第一自反射角镜2、第二自反射角镜4 ;驱动机构5与转盘3相连，用于带动转盘3处于成像、黑体定标、探测器焦面自反射定标三个位置，每个位置占用转盘的三分之一；所述转盘3处于成像位置时探测器焦面对准转盘的120°开口，成像光线可通过此开口到达探测器焦面上；所述转盘3处于黑体定标位置时，黑体组件I的中心对准探测器焦面的中心；所述转盘3处于探测器焦面自反射定标时，第二自反射角镜4的中心对准探测器焦面的中心； 变温黑体组件I包括扩束镜头6、面源黑体7、半导体制冷器8，半导体制冷器8安装于变温黑体组件I的背部并与面源黑体7相连，扩束镜头6安装于变温黑体组件I的外壁上，变温黑体组件I通过调节背部的半导体制冷器8的功率实现面源黑体7的多个黑体温度点的设置并发射黑体辐射，最后通过扩束镜头6使得黑体辐射实现在探测器焦面上的均匀分布； 转盘3上安装自反射角镜的背侧一面，喷涂一定发射率的白漆，用于半导体制冷器的散热。
2.根据权利要求1所述的一种降低黑体辐射定标时背景辐射影响的定标切换机构，其特征在于:所述的探测器焦面温度，长波通道为60K、短中波通道为80K。
3.根据权利要求1所述的一种降低黑体辐射定标时背景辐射影响的定标切换机构，其特征在于:所述面源黑体发射率高于0.97，黑体温度可控制在5°C至50°C之间任一个温度点上，控温精度±0.1K。
4.根据权利要求1所述的一种降低黑体辐射定标时背景辐射影响的定标切换机构，其特征在于:所述第一自反射角镜2、第二自反射角镜4由多个三角锥阵列组成，每个的三角锥内表面互相垂直，每个三角锥内表面镀金，膜层均匀，最低反射率要求R>90% @(3um?13um);角反射镜入射光线和反射光线角偏差小于250"。
5.根据权利要求1所述的一种降低黑体辐射定标时背景辐射影响的定标切换机构，其特征在于:所述白漆的发射率优于98%。
【文档编号】G01J5/52GK104075814SQ201410287559
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2014年6月24日 优先权日:2014年6月24日
【发明者】赵艳华, 刘剑锋, 赵鑫, 晋利兵, 肖琴, 徐圣亚 申请人:北京空间机电研究所