一种机载光电探测设备的环境适应性测试系统的制作方法

本发明属于机载光电测试设备，一种机载光电探测设备的环境适应性测试系统，用于机载光电探测设备在载机环境条件下的红外性能、动态跟踪能力测试系统。

背景技术：

机载光电探测系统安装在飞机平台上，利用目标红外辐射特性，进行目标红外辐射探测，确定目标角度信息，在截获跟踪后发射激光脉冲命中目标，接收激光回波进行目标距离测算，从而完成目标定位，将目标的角度信息、距离信息发送到火控系统，完成对目标的作战任务，有效提高飞机的战场生存力，是飞机平台重要的传感器。

机载光电探测系统工作在高温、低温工作环境下，并在飞机的姿态时刻变化的条件下实现对目标的探测、跟踪和测距，目标与光电探测系统处于相同的温度环境下，因此目标、光电探测系统需要处于同一温度环境，且姿态模拟装置为光电探测系统提供飞行姿态模拟。

常用的环境适应性测试系统，一般为高温、低温模拟系统，或者高低温、振动模拟环境等，是单纯的环境模拟系统，没有根据机载光电探测系统的特性，实现对目标、温度和飞行姿态的综合模拟。

技术实现要素：

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种机载光电探测设备的环境适应性测试系统，提供了一种可在机载环境条件下对光电探测设备的红外性能、动态跟踪能力测试系统，用于提供满足光电探测设备所需的高低温模拟环境和模拟目标，建立模拟机载使用条件下的动态激励测试环境，并完成光电探测设备的灵敏度、分辨率等红外性能和跟踪速度及精度等动态性能测试。

技术方案

一种机载光电探测设备的环境适应性测试系统，其特征在于包括高低温试验箱1、红外性能综合测试系统2和温控转台3；所述高低温试验箱1为密闭的高低温试验空间，红外性能综合测试系统2和温控转台3置于高低温试验箱1内，被测体置于温控转台3的台面上，台体下设有驱动电机，受控转动温控转台3；与被测体相应的高低温试验箱1的侧壁设有激光测试窗口1-4，箱体上方设有电动天窗1-5，箱体通过空气进气管1-10和废气排气管1-11与除湿机组1-3连接，通过进风口1-7连接进气管1-8和排气管1-8，并与压缩机组1-6连接；所述高低温试验箱1的侧边还设有高低温试验箱货物门1-12；所述红外性能综合测试系统2的测试光路对准温控转台3的台面上的被测体。

所述红外性能综合测试系统2包括调节支架8，置于调节支架8上的准直仪7，以及与准直仪7电连接的数据采集与处理系统9。

所述准直仪7包括黑体5、靶标6、离轴抛物面镜7-1、平面反射镜7-2，位于离轴抛物面镜7-1、平面反射镜7-2之间的消杂光光阑7-4，离轴抛物面镜7-1和平面反射镜7-2下方的瞬时加热装置7-3，连接离轴抛物面镜7-1和平面反射镜7-2的消热支架7-5；黑体5照亮靶标6，经平面反射镜7-2折转投射到离轴抛物面镜7-1，经由离轴抛物面镜7-1形成准直光路。

所述消热支架7-5采用空心铟钢。

在高低温试验箱1外设有缓冲室1-2，以及进入高低温试验箱1的缓冲室内侧门1-14和缓冲室外侧门1-13。

在高低温试验箱1外设有航吊4。

有益效果

本发明提出的一种机载光电探测设备的环境适应性测试系统，用于机载光电探测设备在机载环境条件下的红外性能、动态跟踪能力测试。所述的测试系统包括高低温试验箱、红外性能综合测试系统、温控转台、航吊等部分。本发明属于机载光电探测设备的专用检测系统，兼具温度环境适应性、红外综合性能和动态跟踪性能测试功能于一体，可在地面实验室条件下实现对机载光电探测设备的机载环境适应性能力有效验证和定量测试。

与现有的机载环境适应性测试设备相比，本发明具有以下优点：

1、明将模拟目标与被测产品置于相同的高低温环境下，全状态重构了光电探测设备在载机真实工况下的温度和工作环境。

2、本发明由于设计了采用转轮除湿技术的除湿机组，该技术除湿效率高、效果彻底、无耗材，使高低温试验区内的空气露点温度可达到-60℃。

3、本发明由于设计了瞬时加热装置，使得在环境温度从低温向高温快速变化时，防止由于离轴抛物面镜和平面反射镜表面温度变化慢短时间内低于环境温度而导致的其镜面表面发生结霜结露现象。

附图说明

图1：机载环境适应性测试系统组成示意图

1-高低温试验箱，2-红外性能综合测试系统，3-温控转台，4-航吊，1-1高低温试验区，1-2缓冲室，1-3除湿机组，1-4激光测试窗口，1-5电动天窗，1-6压缩机组，1-7进风口，1-8进气管，1-9排气管，1-10干燥空气进气管，1-11废气排气管，1-12高低温试验箱货物门，1-13缓冲室外侧门，1-14缓冲室内侧门，4-1航吊行车梁，4-2航吊吊钩；

图2：图1中红外性能综合测试系统2的组成示意图

7-准直仪，8-调节支架，9-数据采集与处理系统；

图3：图2中的准直仪7的组成示意图

5-黑体，6-靶标，7-1离轴抛物面镜，7-2平面反射镜，7-3防结霜结露瞬时加热装置，7-4消杂光光阑，7-5消热支架

图4：图1中温控转台3的组成示意图

3-1台面，3-2隔热层，3-3台体，3-4控制系统。

具体实施方式

现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：

参照图1，所述的机载环境适应性测试系统由高低温试验箱1、红外性能综合测试系统2、温控转台3、航吊4等组成。高低温试验箱具有干风吹扫功能，实验过程中确保实验设备和被测产品不发生结霜结露现象，红外性能综合测试系统具有高低温适应性和瞬时吹风能力，温控转台具有环控装置确保电机和测角元件适应宽温条件。本发明将目标源和被测产品置于同一环境温度条件下，全状态模拟飞行条件下被测产品对目标的跟踪速度、跟踪精度等动态性能。

高低温试验箱，用于模拟载机温度环境，为环境适应性测试提供温度环境激励。

红外性能综合测试系统，用于全温状态目标模拟和红外成像系统的netd、mrtd、mtf等性能测试。

温控转台，用于载机姿态模拟，为光电探测设备的动态性能测试提供角转动激励。

航吊，用于辅助光电探测设备在试验过程中的安装和拆卸。

所述的高低温试验箱包括：

高低温试验区，用于承载被测产品、红外性能综合测试系统、温控转台，提供高低温模拟环境；

缓冲室，用于为在高低温试验过程中需要进入高低温试验区预留的人员通道；

除湿机组，去除高低温试验区内的湿气，为试验提供干燥环境；

激光测试窗口，用于被测产品的激光能量等指标测试；

电动天窗，为航吊起吊被测产品提供通道。

所述的红外性能综合测试系统包括：

黑体，用于产生红外波段的测试光源照亮靶标；

靶标，为红外性能测试提供点源、半月、四杆等不同类型的模拟目标；

准直仪，将通过模拟目标的红外光线准直为平行光，模拟无穷远目标；

调节支架，用于支撑准直仪，并在方位、俯仰和横滚3个自由度上调节准直仪光轴指向；

数据采集与处理系统，采集测试过程中产生的图像和数据，计算得到测试结果。

所述的准直仪包括：

离轴抛物面镜，将位于其焦面位置的目标辐射光束准直为平行光束，透射到准直仪出口处；

平面反射镜，将目标辐射光束折转90°后投射到离轴抛物面镜上；

防结霜结露瞬时加热装置，在感知离轴抛物面镜和平面反射镜表面温度低于环境温度时，为离轴抛物面镜和平面反射镜提供瞬时加热空气，提高其表面温度；

消杂光光阑，隔离准直仪视场外的环境杂散光；

消热支架，用于支撑离轴抛物面镜、平面反射镜和靶标，控制。

黑体5照亮靶标6，经平面反射镜7-2折转投射到离轴抛物面镜7-1，被离轴抛物面镜7-1准直出去，模拟无穷远目标。

消热支架7-5是连接平面反射镜7-2和离轴抛物面镜7-1的空心铟钢，保证7-2和7-1之间的间隔在全温单位内不变，从而确保成像质量。

所述的温控转台包括：

台面，用于承载被测产品；

隔热层，用于隔离高低温试验箱与温控转台的温度传导；

台体，用于承载温控转台；

控制系统，用于驱动、控制温控转台的转动。

进一步，高低温试验箱由高低温试验区1-1、缓冲室1-2、除湿机组1-3、激光测试窗口1-4、电动天窗1-5、压缩机组1-6，进风口1-7，进气管1-8，排气管1-9，干燥空气进气管1-10，废气排气管1-11，高低温试验箱货物门1-12，缓冲室外侧门1-13，缓冲室内侧门1-14等组成。压缩机组1-6通过进气管1-8和排气管1-9与高低温试验区1-1连接，通过高低温试验区1-1内的进风口1-7将压缩机1-6的冷气/高温气体均匀快速吹入高低温试验区1-1，形成高温或低温试验环境。缓冲室1-2提供在高低温试验过程中需要进出高低温试验区的人员临时通道，缓冲室有外侧门1-12和内侧门1-13，人员进入缓冲室1-2并关闭外侧门1-12，3分钟后缓冲室1-2内的温度和湿度跟高低温试验区1-1的温度和湿度达到一致，此时开内侧门1-14不会影响高低温试验区1-1的温度和湿度。除湿机组1-3采用转轮除湿技术，通过干燥空气进气管1-10，废气排气管与高低温试验区1-1连接，将高低温试验区1-1的空气进行高效彻底除湿，使其露点温度可达到-60℃，保证在全程高低温试验中被测产品和测试设备表面不结霜结露。由于大多数激光性能测试设备不能工作在高低温条件下，通过激光测试窗口1-4将被测产品的激光光束引导至高低温试验区1-1外部，实现激光能量、束散角、光斑分布等性能测试。由于被测产品的尺寸、重量大，安装和拆卸被测产品需要航吊4吊装，航吊吊钩4-2在航吊行车梁4-1上移动至电动天窗1-5顶部，开启电动天窗1-5将航吊吊钩4-2引导至高低温试验区内，辅助完成被测产品的拆装。

高低温试验箱1设计参数如下：

a)内胆尺寸≥6500mm×3800mm×2200mm(长×宽×高)；

b)温度控制范围：-70℃～+90℃(可调)；

c)温度控制精度：≤±0.3℃；

d)温度均匀性：≤±2.0℃；

e)温度偏差：≤±2.0℃；

f)温度变化速率：≥6℃/min；

g)缓冲室：≥2m×1.5m×1.5(长×宽×高)；

h)缓冲门：≥1.8m×0.75m(高×宽)；

i)温度箱门：≥(高1.8m×宽0.9m)×2；

j)箱内露点温度：≤-60℃；

k)箱内露点到温度时间：≤30min；

l)缓冲室露点的温度时间：≤3min；

m)侧面观察窗：≥1000mm×600mm(宽×高)，中心高1500mm；

n)温度箱照度：1501x～2001x；

o)缓冲室照度：≥1001x。

参照图2，所述的红外性能综合测试系统由准直仪7、调节支架8、数据采集与处理系统9等组成。准直仪7安装在调节支架8上，数据采集与处理系统9通过电缆与准直仪7连接，控制和采集测试数据。调节支架8采用殷钢管材无缝焊接而成，在高低温环境下没有明显变形，具有方位、俯仰和横滚3个自由度的调节功能，能够方便地将准直仪光轴与被测产品光轴对准。

红外性能综合测试系统设计参数如下：

a)焦距：1500mm；

b)离轴抛物面镜的口径：270mm；

c)视场：2°；

d)光谱范围：0.5μm～14μm；

e)光轴平行差：优于10〃；

f)工作温度范围：－55℃～+70℃；

g)尺寸：≤1635l×630w×500hmm；

h)靶标：十字靶、半月靶、点源靶、四杆靶、tod靶；

i)黑体发射面积：4〃；

j)差分温度范围：随着环境温度变化可达-35℃到+130℃(环境在0℃以下，

为-25℃)，绝对温度可达到-65℃到150℃；

k)发射率：0.98±0.02；

l)调节支架光轴旋转范围：≥±1°；方位、俯仰调节范围：≥±2°；

m)数据采集及处理系统:netd、mrtd、mtf等测试模块。

参照图3，所述的准直仪由离轴抛物面镜7-1、平面反射镜7-2、防结霜结露瞬时加热装置7-3、消杂光光阑7-4、消热支架7-5等组成。消热支架7-5将离轴抛物面镜7-1和平面反射镜7-2连接在一起，在高低温环境下保证两个反射镜的间隔不发生变化，实现准直仪的无热化设计，使其适应宽温度范围的使用。消杂光光阑7-4能够将准直仪视场外的环境杂光隔离，提高准直仪的成像质量。在环境温度由低温向高温变化时，反射镜表面温度变化速度比环境温度变化慢而使反射镜表面温度短暂低于环境温度，此时防结霜结露瞬时加热装置7-3启动加热，使反射镜表面温度高于环境温度，有效防止反射镜表面结霜结露。

参照图4，所述的温控转台由台面3-1、隔热层3-2、台体3-3、控制系统3-4等组成。台面3-1安装在高低温试验区1-1内，隔热层3-2穿透高低温试验箱1底板与台体3-3连接，防止高低温试验区1-1内的温度环境受实验室温度影响，控制系统3-4通过电缆与台体3-3连接，为控制温控转台发送控制指令。

温控转台设计参数如下：

a)台面直径：φ1500mm；

b)承载能力≧500kg；

c)转角范围：方位±100°；

d)角速率范围：0°/s～100°/s

e)速率精度：速率＜1°/s时，优于1％，速率≥1°/s，优于0.2％；

f)速率平稳度：速率＜1°/s时，优于2％，速率≥1°/s，优于0.5％；

g)角加速度范围：0°/s2～120°/s2；

h)加速度控制精度：0.1°/s2

i)位置精度：优于8〞；

j)转台位置信息时标精度：优于1ms；

k)频响：2hz，幅值︱da︱≦10％，相位︱df︱≦10％，输入幅度a＝0.5°。