一种宽温段红外探测灵敏度测试设备的制作方法

本发明属于光电领域，确切地说涉及一种宽温段红外探测灵敏度测试设备。

背景技术：

随着作战任务需求的不断提升，要求机载光电产品，尤其是红外传感器能够在不同的飞行高度下实现对目标的远距探测、跟踪，对机载光电产品不同环境温度条件下的探测性能，提出了更高的要求。

机载光电产品为提高自身在不同环境温度条件下的探测性能，在现有探测器探测性能瓶颈条件下，降低自身光机系统的背景辐射，也成为当前研究的一大方向。

现有的红外探测灵敏度测试设备一般采用单一的黑体透过靶标通过设置目标黑体和环境的辐射温差来实现特定形状红外目标的辐射模拟，背景即为除目标区域之外的靶标，且靶标和目标黑体的发射率在不同温度下存在不一致性，因此一般用于在常温环境下实现机载光电产品红外探测灵敏度的测试。用于高低温环境下的红外探测灵敏度测试设备，为防止结霜结露，多采用密封设计，密封腔内充氮气或者其它气体，采用红外光窗实现在外部和机载光电产品的测试对接。由于红外光窗材料在高低温环境下，透过率、面形等均会有变化，设置的辐射温差会随着环境温度变化，导致辐射温差的精度已经难以满足越来越灵敏的机载光电产品需求，且采用光窗和密封设计，增加的重量会大大减少便携性。

技术实现要素：

要解决的技术问题

为避免现有宽温段红外探测灵敏度测试设备的不足，本发明提出了一种用于机载光电产品宽温段红外探测灵敏度测试设备，采用双黑体设计，解决了机载光电产品宽温段范围红外探测灵敏度测试精度不足、便携性差及操作复杂的问题。

技术方案

一种宽温段红外探测灵敏度测试设备，所述的宽温段为-55℃～70℃；其特征在于包括离轴抛物面反射镜模块、折转反射镜模块、目标黑体模块、靶轮靶标模块、背景黑体模块、扇形光阑、壳体及综合控制器；其中离轴抛物面反射镜模块、折转反射镜模块、目标黑体模块、靶轮靶标模块、背景黑体模块位于壳体内部，扇形光阑位于壳体上的出射光路中；目标黑体模块、靶轮靶标模块、折转反射镜模块、离轴抛物面反射镜模块及扇形光阑构成红外模拟目标辐射路径；背景黑体模块、靶轮靶标模块、折转反射镜模块、离轴抛物面反射镜模块及扇形光阑构成红外模拟背景辐射路径；壳体位于高低温环境试验箱内部，综合控制器放置在高低温环境试验箱外部，通过线缆与壳体内的目标黑体模块、靶轮靶标模块、背景黑体模块、扇形光阑连接，在宽温段环境条件下通过设置目标黑体模块、背景黑体模块的辐射温度，控制靶轮靶标模块中电动靶轮转动，选择合适的靶标，控制扇形光阑的通光比例，进而实现红外模拟目标和背景的辐射能量调节，与机载光电产品配合，完成机载光电产品红外探测灵敏度测试。

所述的离轴抛物面反射镜模块由离轴抛物面反射镜和防结露结霜装置组成，离轴抛物面反射镜采用微晶玻璃材料制成，表面镀有金膜能够实现在0.4μm～12μm波段不低于93％的反射率，防结露结霜装置安装在离轴抛物面镜正下方，用于宽温段红外探测灵敏度测试设备在温度试验箱中使用时，防止温度试验箱升温过程中造成镜面结霜结露，影响测试精度，防结露结霜装置的控制开关均设置在综合控制器上。

所述的折转反射镜模块由折转反射镜和防结霜结露装置组成，折转反射镜采用微晶玻璃材料制成，表面镀有金膜能够实现在0.4μm～12μm波段不低于93％的反射率，防结露结霜装置安装在折转反射镜正下方，用于宽温段红外探测灵敏度测试设备在温度试验箱中使用时，防止温度试验箱升温过程中造成镜面结霜结露，影响测试精度，防结露结霜装置的控制开关均设置在综合控制器上。

所述的靶轮靶标模块的靶标基板选用不锈钢材料，双面抛光镀锌后再电镀金膜，0.4μm～12μm范围内平均反射率可以达到95％以上，靶标图形由激光灼烧加工而成。

所述的目标黑体模块、背景黑体模块的辐射绝对温度范围为-65℃～+120℃，控温精度及温度均匀性均优于0.1℃，辐射率优于0.95。

所述的扇形光阑采用两块同轴半圆形铜板实现，通过步进电机控制实现辐射透过的扇形区域变化的角度在0°～180°范围内，扇形光阑表面均匀涂有发射率为0.95的材质。

所述的离轴抛物面镜模块与折转反射镜模块之间，折转反射镜模块与靶轮靶标模块之间通过殷钢棒连接以实现宽温段环境下光学系统的成像质量。

有益效果

本发明提出的一种宽温段红外探测灵敏度测试设备，基于双黑体构型可实现宽温段(-55℃～70℃)环境条件下机载光电产品红外探测灵敏度检测，具备精度高、环境适应性强、操作简单以及便携性等优点。

附图说明

图1为红外探测灵敏度测试设备光路示意图，

其中，1-离轴抛物面反射镜，2-折转反射镜，3-目标黑体模块，4-靶轮靶标模块，5-背景黑体模块，6-扇形光阑，7-壳体，8-综合控制器。

具体实施方式

现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：

一种宽温段红外探测灵敏度测试设备，采用双黑体构型实现宽温段范围内机载光电产品红外探测灵敏度精确测试，该设备由离轴抛物面反射镜模块1、折转反射镜模块2、目标黑体模块3、靶轮靶标模块4、背景黑体模块5、扇形光阑6、壳体7及综合控制器8；其中离轴抛物面反射镜模块1、折转反射镜模块2、目标黑体模块3、靶轮靶标模块4、背景黑体模块5位于壳体7内部，扇形光阑6位于测试设备出射光路中；其中离轴抛物面反射镜模块1、折转反射镜模块2、目标黑体模块3、靶轮靶标模块4、背景黑体模块5、扇形光阑6及壳体7均放置在高低温环境试验箱中，综合控制器8放置在高低温环境试验箱外部，通过线缆实现测试设备连接；目标黑体模块3、靶轮靶标模块4、折转反射镜模块2、离轴抛物面反射镜模块1及扇形光阑6构成红外模拟目标辐射路径；背景黑体模块5、靶轮靶标模块4、折转反射镜模块2、离轴抛物面反射镜模块1及扇形光阑6构成红外模拟背景辐射路径；其中靶标靶轮模块4由电动靶轮和靶标组成，靶标安装在电动靶轮上，电动靶轮绕轴旋转，保证每个靶标的目标点孔位置都能够与离轴抛物面镜1的焦点重合，电动靶轮至少可以安装6块靶标；扇形光阑6用于实现红外模拟目标和背景的比例衰减；综合控制器8在宽温段(-55℃～70℃)环境条件下通过设置目标黑体模块3、背景黑体模块5的辐射温度，控制靶轮靶标模块4中电动靶轮转动，选择合适的靶标，控制扇形光阑6的通光比例，进而实现红外模拟目标和背景的辐射能量调节，与机载光电产品配合，完成机载光电产品红外探测灵敏度测试。

所述离轴抛物面反射镜模块1由离轴抛物面反射镜和防结露结霜装置组成，离轴抛物面反射镜采用微晶玻璃材料制成，表面镀有金膜能够实现在0.4μm～12μm波段不低于93％的反射率，防结露结霜装置安装在离轴抛物面镜正下方，用于宽温段红外探测灵敏度测试设备在温度试验箱中使用时，防止温度试验箱升温过程中造成镜面结霜结露，影响测试精度，防结露结霜装置的控制开关均设置在综合控制器8上。

所述折转反射镜模块2同样由折转反射镜和防结霜结露装置组成，折转反射镜采用微晶玻璃材料制成，表面镀有金膜能够实现在0.4μm～12μm波段不低于93％的反射率，防结露结霜装置安装在折转反射镜正下方，用于宽温段红外探测灵敏度测试设备在温度试验箱中使用时，防止温度试验箱升温过程中造成镜面结霜结露，影响测试精度，防结露结霜装置的控制开关均设置在综合控制器8上。

所述靶轮靶标模块4的靶轮为电动靶轮，步进电机控制，靶位不少于6个，靶标为反射式靶标，靶标基板选用不锈钢材料，双面抛光镀锌后再电镀金膜，0.4μm～12μm范围内平均反射率可以达到95％以上，靶标图形由激光灼烧加工而成；靶轮靶标模块的4靶标由不锈钢材质制成，靶标中心位置，刻有不同规格特定形状(点圆、四杆、十字等)的靶孔，面向目标黑体模块3一侧做抛光处理，面向背景黑体模块5一侧经过抛光、镀锌后电镀金膜。

所述目标黑体模块3、背景黑体模块5的辐射绝对温度范围为-65℃～+120℃，控温精度及温度均匀性均优于0.1℃，辐射率优于0.95。

所述扇形光阑6安装在测试设备出口，口径与测试设备一致，采用两块同轴半圆形铜板实现，通过步进电机控制实现辐射透过的扇形区域变化的角度在0°～180°范围内，扇形光阑表面均匀涂有发射率为0.95的材质。

所述离轴抛物面镜模块1与折转反射镜模块2之间，折转反射镜模块2与靶轮靶标模块4之间通过殷钢棒连接以实现宽温段(-55℃～70℃)环境下光学系统的成像质量。

所述离轴抛物面反射镜模块1、折转反射镜模块2、目标黑体模块3、靶轮靶标模块4、背景黑体模块5、扇形光阑6、壳体7可放于温度试验箱内部；综合控制器8放置在温度试验箱的外部，通过线缆实现测试设备连接、控制。综合控制器8可以通过设置目标黑体模块3、背景黑体模块5的绝对温度，构成设定温差，控制靶轮靶标模块4选择合适孔径的靶标，控制扇形光阑6的通光比例，共同实现机载光电产品红外探测灵敏度测试。