一种小型红外目标模拟装置的制作方法

本发明属于红外导引头测试领域，具体涉及一种小型红外目标模拟装置。

背景技术：

红外目标模拟装置是红外制导仿真的重要部分，利用红外目标模拟器来模拟可运动的、能量可调的目标源，以检测导弹系统的灵敏度、捕获概率、调制特性、跟踪精度等指标。红外目标模拟器的精度和稳定性直接关系到导弹系统的主要技术指标和性能，针对性地研制相应的目标模拟装置则具有重大意义。目前现有的动态红外目标模拟器多数采用DMD或电阻阵进行红外场景模拟，这两种方法能够很好地实现红外目标建模和仿真，但是二者系统复杂，造价高昂，通常运用到固定实验室，需要特定的场地，本文涉及到的小型动态红外目标模拟器体积小、便于移动，既可以独立测试，又可以配合多轴转台进行仿真测试。

技术实现要素：

本发明的目的，针对现有技术不足，提供一种实现红外目标模拟器小型化，达到模拟特定红外目标的目的小型红外目标模拟装置。

本发明的技术方案是：

一种小型红外目标模拟装置，包括光学准直系统、电动靶标及黑体，其中，所述光学准直系统包括：镜筒、镜安装组件、镜盖、次镜安装组件、电动靶轮、连接板、离轴抛物面反射镜及平面反射镜，所述镜安装组件设于镜筒内部的左侧，镜安装组件的左侧设有镜盖，所述离轴抛物面反射镜设于镜安装组件的右侧，次镜安装组件设于镜筒的右侧壁上，平面反射镜安装于次镜安装组件上，镜筒的镜身上设有连接板，平面反射镜上方位于镜筒筒壁外侧设有电动靶轮，电动靶轮的上方设有黑体。

所述离轴抛物面反射镜和平面反射镜采用的材料为AL6061。

所述离轴抛物面反射镜采用基面三点支撑方式，利用定位销钉能够便捷的实现抛物镜绕其主光轴的滚转位置，通过修研安装板基面保证离轴抛物镜主光轴与光管轴线共轴。

所述平面反射镜的安装采用钢珠限位的拉伸调节方式，稳定性高，并可方便进行方位和俯仰方向的调节

所述电动靶轮是以步距角为1.8°的两相混合式步进电机为执行元件的单轴转位机构，通过200细分的驱动器对电机进行驱动，配以7.5的传动减速，靶轮采用霍尔开关阵列进行定位，在靶轮支架上安装霍尔开关，在12个靶标处各安放1个磁钢进行位置定位，为保证其定位精度，电机保持固定的一个方向旋转；靶位的控制通过综合控制器操作实现，经检测靶标的定位精度小于20″。

所述黑体采用面源黑体辐射源，本模拟装置采用的黑体采用半导体制冷器作为控温部件。

本发明的有益效果是：

1.准直平行光学系统采用离轴反射式光学结构，具有中心不遮拦、口径大、无色差、工作波段宽等特点，其作用是将位于焦平面的温度和形状等效成无穷远的目标；

2.光管采用筒形结构，筒体材料选用与金属反射镜热膨胀系数相近的2A12，减小了温度对光学系统像面位移的影响。镜筒薄壁壳体为典型的筋壳结构，内表面采取薄壁化铣工艺分布有8条纵向加强筋和8条周向圆环形加强筋，可以使薄壁壳体的结构静强度得到提高，并起到消杂光的作用。

附图说明

图1是一种小型红外目标模拟装置结构示意图；

图2是光路结构图；

图中，1.镜筒 2.镜安装组件 3.镜盖 4.次镜安装组件 5.电动靶轮6转接板 7.离轴抛物面反射镜 8.平面反射镜 9.黑体。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明提出的一种进行进一步的介绍：

一种小型红外目标模拟装置，包括光学准直系统、电动靶标及黑体9，其中，所述光学准直系统包括：镜筒1、镜安装组件2、镜盖3、次镜安装组件4、电动靶轮5、连接板6、离轴抛物面反射镜7及平面反射镜8，所述镜安装组件2设于镜筒内部的左侧，镜安装组件2的左侧设有镜盖3，所述离轴抛物面反射镜7设于镜安装组件2的右侧，次镜安装组件4设于镜筒1的右侧壁上，平面反射镜8安装于次镜安装组件4上，镜筒1的镜身上设有连接板6，平面反射镜8上方位于镜筒1筒壁外侧设有电动靶轮5，电动靶轮5的上方设有黑体9。

所述离轴抛物面反射镜7和平面反射镜8采用的材料为AL6061。

所述离轴抛物面反射镜7采用基面三点支撑方式，利用定位销钉能够便捷的实现抛物镜绕其主光轴的滚转位置，通过修研安装板基面保证离轴抛物镜主光轴与光管轴线共轴。

所述平面反射镜8的安装采用钢珠限位的拉伸调节方式，稳定性高，并可方便进行方位和俯仰方向的调节

所述电动靶轮是以步距角为1.8°的两相混合式步进电机为执行元件的单轴转位机构，通过200细分的驱动器对电机进行驱动，配以7.5的传动减速，靶轮采用霍尔开关阵列进行定位，在靶轮支架上安装霍尔开关，在12个靶标处各安放1个磁钢进行位置定位，为保证其定位精度，电机保持固定的一个方向旋转；靶位的控制通过综合控制器操作实现，经检测靶标的定位精 度小于20″。

所述黑体采用面源黑体辐射源，本模拟装置采用的黑体采用半导体制冷器作为控温部件。

实施例

针对特定场合的使用，需要为红外相机提供一系列特定形状的红外目标，针对不同需求安装不同形状的靶标，靶标镂空除特定形状，通过用黑体辐射源照射靶标，使红外图像通过光学系统投射出去，通过电动靶轮切换不同靶标。

红外目标模拟装置

需要设计特定的靶标、电动靶轮、黑体、红外光学准直系统，如图1所示。

靶标。靶标采用金属靶板，镂空成特定形状，靶板实体的温度即是环境温度，镂空部分的温度即是黑体温度，也就是所模拟的红外目标。

电动靶轮。靶标的切换需要有电动靶轮完成，电动靶轮安装12个靶标，采用步进电机驱动靶轮转动。

光学准直系统。红外目标通过光学准直系统投射出去，本部分主要包括光路结构和筒体结构两方面设计内容：

光路设计

光路结构如图2所示，准直平行光学系统采用离轴反射式光学结构，具有中心不遮拦、口径大、无色差、工作波段宽等特点，其作用是将位于焦平面的温度和形状等效成无穷远的目标。离轴量的增大会带来像差的增大，增加出射光的发散程度，同时增大加工难度，因此应尽量缩小离焦量。

筒体结构

光管采用筒形结构，筒体材料选用与金属反射镜热膨胀系数相近的2A12，减小了温度对光学系统像面位移的影响。镜筒薄壁壳体为典型的筋壳 结构，内表面采取薄壁化铣工艺分布有8条纵向加强筋和8条周向圆环形加强筋，可以使薄壁壳体的结构静强度得到提高，并起到消杂光的作用。

靶标，本模拟器设计了12中不同形状的靶标，靶标采用8种针孔和4种杆靶的金属靶板设计，金属靶板的正面(成像面)是一层发射率很高的涂层，与环境保持温度；金属靶板背面是一层反射率很高的金属涂层(镀金)，以减小黑体辐射对靶板温度的影响。

电动靶轮，电动靶轮是以步距角为1.8°的两相混合式步进电机为执行元件的单轴转位机构，通过200细分的驱动器对电机进行驱动，配以7.5的传动减速。靶轮采用霍尔开关阵列进行定位，在靶轮支架上安装霍尔开关，在12个靶标处各安放1个磁钢进行位置定位，为保证其定位精度，电机保持固定的一个方向旋转。靶位的控制通过综合控制器操作实现，经检测靶标的定位精度小于20″。

光学准直系统

光学准直系统由镜筒、镜安装组件、镜盖、次镜安装组件、离轴抛物反射镜、平面反射镜组成

离轴抛物反射镜和平面反射镜的镜坯材料为AL6061，具有良好的加工性能和抛光度。分别安装在主镜安装组件和次镜安装组件上。金属反射镜有利于保证与镜筒的安装可靠和调整的精度，离轴抛物镜采用基面三点支撑方式，利用定位销钉能够便捷的实现抛物镜绕其主光轴的滚转位置，通过修研安装板基面保证离轴抛物镜主光轴与光管轴线共轴。平面反射镜的安装采用钢珠限位的拉伸调节方式，稳定性高，并可方便进行方位和俯仰方向的调节。镜盖主要是在不工作制保护镜筒。

黑体辐射源

黑体采用面源黑体辐射源，可选购合适面源黑体，本模拟装置采用的黑体采用半导体制冷器作为控温部件，特点是结构小巧，便于安装。