一种光源装置的调试方法与流程

本发明涉及一种光源装置的调试，尤其是能检测通道式光学设备的辐射响应度相对变化的光源装置的输出能量调试方法。

背景技术：

通道式光学设备通过若干个光、机、探测器组件实现地物目标的多波段同时探测。通道式光学设备研制完成后，需经历一系列运输及环境模拟试验，各项指标参数的稳定性是保证交付后能够正常工作的前提。由于辐射响应度能够直观的反应光学、结构、电子学的状态，并且测试时间较短，因此通常在试验前后通过相对辐射响应度检测光源装置进行辐射响应度的检测，确认通道式光学设备状态是否发生变化。

相对辐射响应度检测光源装置的输出能量需经过调试，才能与通道式光学设备各通道动态范围匹配。通常情况下，光源输出能量是通过光谱辐亮度计进行定量测量，但使用光谱辐亮度计进行光源装置的测量则存在较大问题：

1)由于光谱辐亮度计观测参数如口径、视场角等与通道式光学设备不同，难以保证两者观测区域一致，以致于辐亮度计对光源装置的测试结果不能代表通道式光学设备实际接受到的辐射能量大小；

2)光谱辐亮度计依次仅能测试一个通道，需要对光源装置的多个通道依次进行测试，测试时间较长。

技术实现要素：

本发明为解决上述现有技术存在的问题，提供一种光源装置的调试方法，以期能对光源装置各通道输出能量进行准确评估，从而实现各通道输出能量的同时测量。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明一种光源装置的调试方法，所述光源装置是应用于通道式光学设备的辐射响应度相对变化检测中，所述光源装置包括：光源头部、控制盒以及蓄电池，所述光源头部设置有若干发光组件，所述发光组件是在组件筒的顶部设置有发光体衬板，在所述发光体衬板的下表面，并处于所述组件筒的内部固定有发光体，所述光源头部的发光体通过引线引出并与所述控制盒通过线缆连接，且所述控制盒与所述蓄电池相连；所述发光组件的位置、输出辐射谱段均与通道式光学设备的各通道一一对应的特点是，所调试方法包括以下步骤：

步骤1：在通道式光学设备和光谱辐亮度计的前方设置朗伯辐射源，并使用所述光谱辐亮度计实时监测所述朗伯辐射源的辐亮度；

步骤2：在所述通道式光学设备的n个波段动态范围内分别设置辐亮度指定值，记为表示所述通道式光学设备的第j个波段动态范围内的辐亮度指定值；n表示所述通道式光学设备的波段数；

步骤3：调整所述朗伯辐射源的辐亮度，使得所述朗伯辐射源的辐亮度接近所述第j个波段动态范围内的辐亮度指定值从而利用光谱辐亮度计获得第j个波段内的辐亮度实测值lj，进而获得所有波段内的辐亮度实测值{lj|j＝1,2,…,n}；

步骤4：记录通道式光学设备的各个通道对朗伯辐射源的响应信号{di|i＝1,2,…,m}，其中，di表示通道式光学设备中第i个通道对朗伯辐射源的响应信号；m表示通道式光学设备中通道数；

步骤5：利用式(1)得到通道式光学设备的第i个通道在对应的第j个波段动态范围的辐亮度指定值下的目标信号ti,j，从而得到通道式光学设备的各个通道在各自对应的波段动态范围的辐亮度指定值下的目标信号{ti,j|i＝1,2,…,m；j＝1,2,…,n}：

步骤6：将所述光源装置安装至所述通道式光学设备的光机头部前端，所述光源装置的控制盒连接至上位机，并打开控制盒开关，从而将所述光源装置预热至稳定；

步骤7：实时采集所述通道式光学设备各个通道对所述光源装置的响应信号，并通过上位机调整光源装置中发光体的亮度，再利用发光体衬板带动发光体旋转以调整所述发光组件的出光口的辐射能量分布，使得通道式光学设备对所述光源装置的响应信号匹配目标信号{ti,j|i＝1,2,…,m；j＝1,2,…,n}，以实现所述光源装置的调试。

本发明所述的光源装置的调试方法的特点也在于，所述步骤3中的第j个波段内的辐亮度实测值lj是利用式(2)得到：

式(2)中，λj为第j个波段对应的波长；为光谱辐亮度计在第j个波段对应的波长λj处的定标系数；为光谱辐亮度计在第j个波段对应的波长λj处的响应值。

与已有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明通过使用光源装置的应用对象，即通道式光学设备，作为光源装置调试工具，其光学系统参数、观测条件与光源装置的实际应用对象完全一致，通道式光学设备在光源装置调试过程中的响应信号，能够直观反映光源装置输出的辐射能量水平以及光源装置后续应用时通道式光学设备的响应情况；采用已标定的光谱辐亮度计与通道式光学设备共同观测朗伯辐射源，根据朗伯辐射源各方向辐亮度不变的特点，光谱辐亮度计观测所得辐亮度能够代表通道式光学设备接收到的辐亮度，将指定辐亮度、实测辐亮度、光学设备实测响应信号按比例换算，能够准确得出利用通道式光学设备进行光源装置输出能量调试时，通道式光学设备的目标响应值；通道式光学设备各观测通道与光源装置各输出通道一一对应，能够同时进行光源装置全部通道的输出能量测量，并且，通道式光学设备具有配套的数据处理软件，调试、数据处理过程均具有高效、准确的优点。

附图说明

图1是本发明安装至通道式光学设备光机组件前端效果及本发明整体构造示意图(为体现内部结构，隐藏了朝向纸面外的侧面板)；

图2是图1中发光组件的剖面构造图；

图3是图1中转接板底部的凹陷台阶示意图；

图中标号：1.发光组件，2.发光组件固定板，3.锁紧环，4.转接板，5.固定块，6.支撑板，7.侧面板，8.顶部面板，9.散热风扇，10.紧定螺钉，11.组件筒，12.发光体，13.发光体衬板，14.散热片，15a.上垫圈，15b.下垫圈，16.扩散片，17.压圈。

具体实施方式

本实施例中，一种光源装置的调试方法中的光源装置是应用于通道式光学设备的辐射响应度相对变化检测中，该光源装置包括：光源头部、控制盒以及蓄电池，如图1所示，光源头部是在发光组件固定板2上通过锁紧环3固定有若干发光组件1；如图2所示，发光组件是在组件筒11的顶部设置发光体衬板13，在发光体衬板13的上表面设置有散热片14；在发光体衬板13的下表面，并处于组件筒11的内部固定有发光体12；在组件筒11的下部设置有扩散片16，在扩散片16的上、下表面分别设置有上垫圈15a和下垫圈15b，且上垫圈15a处于在组件筒11侧壁的台阶下，在组件筒11的底部设置有压圈17，并以压圈17进入组件筒11的内部并与台阶配合形成扩散片16、上垫圈15a和下垫圈15b的压紧结构；光源头部的发光体12通过引线引出并与控制盒通过线缆连接；且控制盒与蓄电池相连。支撑板6为光源头部结构的主要连接部件，支撑板6的顶部台阶连接顶部面板8，底部内侧台阶连接发光组件固定板2，支撑板6的底部设置有转接板4，前后两侧用于侧面板7的连接，在发光组件1的一侧通过支撑板6还设置有散热风扇9，支撑板6中间开有通孔，用于散热风扇9的通风；转接板4的底部设置有固定块5，且在固定块5中设置有通孔，通孔与紧定螺钉10配合形成通道式光学设备与光源装置的固定结构；如图3所示，转接板4的下端面具有内凹的台阶结构，且内凹的台阶结构的形状与通道式光学设备的光机组件前端面形状相匹配，使得通道式光学设备光机组件前端面能嵌入转接板4中，可以隔绝来自周围环境的杂光影响，并且对光源头部的安装具有限位作用；发光组件1的个数和位置与通道式光学设备的通道数和位置一一对应，出光口的大小在空间允许的情况下尽可能大；发光组件固定板2开有若干孔，孔的个数与多通道光学设备的通道数一致，孔的位置、大小与多通道光学设备各通道一一对应；组件筒11外侧设置有限位凸台，且出光口一端外侧有螺纹，锁紧环3内侧有内螺纹，可将组件筒11可靠固定至发光组件固定板2；发光体12的波段与通道式光学设备中相应通道的波段匹配，发光体应结合各通道波段和功耗进行选择，1000nm以下波段可选用发光波段匹配的led，led可有效减小功耗，1000nm上可选用卤钨灯；扩散片选取匀光效果优良、发光体工作波段光线透过率透过的，可以减小多次相对辐射响应度测试时重复安装误差对测量结果的影响；散热片选用但不限于黄铜散热片，用于发光体的散热，提高发光体出光稳定性；垫圈选用但不限于黑色尼龙，具有一定柔韧性，可避免压圈在压紧时对扩散片的损伤；利用发光体衬板13带动发光体12旋转，可调整出光口的辐射能量分布。

具体实施中，控制盒采用电池进行供电，可通过usb接口连接至电脑，通过电脑调节驱动电路板的da(数模转换)输出，经驱动电路的电压电流转换实现恒流驱动和辐亮度调节，驱动光源头部的发光体稳定发光。控制盒同时产生电压给散热风扇供电，保证了光源头部的温度稳定，通过恒温设计和充分预热保证稳定精度，使得发光组件出光口输出辐射能量在通道式光学设备动态范围典型值附近。

具体实施中，该光源装置的调试方法为能检测通道式光学设备的辐射响应度相对变化的光源装置的输出能量调试方法，其整体思路为：通过光源装置的应用对象，即通道式光学设备，将朗伯辐射源的辐亮度传递至光源装置，直接令通道式光学设备的响应信号处于动态范围内某一指定点上，具体的说，包括以下步骤：

步骤1：在通道式光学设备和光谱辐亮度计的前方设置朗伯辐射源，并使用光谱辐亮度计实时监测朗伯辐射源的辐亮度，通常情况下，朗伯辐射源选取大口径积分球辐射源，具有良好的面均匀性、角度均匀性，优选的，朗伯辐射源输出辐亮度绝对值和色温均可调，更利于调整到指定值附近，光谱辐亮度计可选用美国asd公司设计制造的fieldspec光谱仪，预热时间大于1小时；

步骤2：在通道式光学设备的n个波段动态范围内分别设置辐亮度指定值，记为表示通道式光学设备的第j个波段动态范围内的辐亮度指定值；n表示通道式光学设备的波段数；

步骤3：调整朗伯辐射源的辐亮度，使得朗伯辐射源的辐亮度接近第j个波段动态范围内的辐亮度指定值从而利用光谱辐亮度计获得第j个波段内的辐亮度实测值lj，进而获得所有波段内的辐亮度实测值{lj|j＝1,2,…,n}；

本实施例中，光谱辐亮度计已做过辐射定标，应溯源到校准证书在有效期范围内且维护得当的辐射传递标准上，例如溯源至处于校准有效期内的中国计量科学研究院的标准灯-漫射板系统，步骤3中的第j个波段内的辐亮度实测值lj是利用式(1)得到：

式(1)中，λj为第j个波段对应的波长；为光谱辐亮度计在第j个波段对应的波长λj处的定标系数；为光谱辐亮度计在第j个波段对应的波长λj处的响应值。

步骤4：记录通道式光学设备的各个通道对朗伯辐射源的响应信号{di|i＝1,2,…,m}，其中，di表示通道式光学设备中第i个通道对朗伯辐射源的响应信号；m表示通道式光学设备中通道数，通道式光学设备信号已扣除自身暗背景信号；

步骤5：利用式(2)得到通道式光学设备的第i个通道在对应的第j个波段动态范围的辐亮度指定值下的目标信号ti,j，从而得到通道式光学设备的各个通道在各自对应的波段动态范围的辐亮度指定值下的目标信号{ti,j|i＝1,2,…,m；j＝1,2,…,n}：

步骤6：将光源装置安装至通道式光学设备的光机头部前端，应注意限位边压紧以保证可重复性，光源装置的控制盒连接至上位机，并打开控制盒开关，从而将光源装置预热至稳定状态；

步骤7：实时采集通道式光学设备各个通道对光源装置的响应信号，与目标信号ti,j比对，判断调整量，并通过上位机调整光源装置中发光体的亮度，再利用发光体衬板带动发光体旋转以调整发光组件的出光口的辐射能量分布，优化同一波段各探测器所有像元接收到能量的一致性，使得通道式光学设备对光源装置的响应信号匹配目标信号{ti,j|i＝1,2,…,m；j＝1,2,…,n}，以实现光源装置的调试。

具体实施中，传递用通道式光学设备，与光源装置最终应用到的通道式光学设备，可以为同型号但不同批次设备，或直接为同一个设备。