一种低温红外目标模拟装置

本发明涉及红外目标模拟装置，具体涉及一种低温红外目标模拟装置。

背景技术：

1、随着航天技术的不断发展，通常需要在实验室内搭建用于测试星载红外相机探测性能的测试系统。该类测试系统主要用于为星载红外相机提供类似外太空的真空低温黑暗测试环境以及红外目标，测试系统中最重要的便是用于红外目标模拟的模拟装置，但是现有的红外目标模拟装置在使用时仍存在以下问题：

2、1)为了保证在低温环境中能正常使用，模拟装置中的反射镜与安装反射镜的部件均采用不同低膨胀系数的材料来实现低温消色差的要求，这种低膨胀系数的材料对温度变化很敏感，并且不同材料的膨胀系数不同，导致整个装置无法在常温环境中正常使用，温度适应性差。

3、2)现有低温红外目标模拟装置在光机系统设计中，常采用单个离轴抛物镜来反射红外光束，导致视场角度小，无法模拟大视场的目标信息。

4、3)整套模拟装置在出光位置为敞开式设计，未设置保护结构，导致由出光位置射出的红外光束受外界红外杂散辐射影响大。

技术实现思路

1、本发明的目的是解决现有的低温红外目标模拟装置视场角度小、温度适应性差、受红外杂散辐射影响大的问题，而提供一种低温红外目标模拟装置。

2、为解决上述现有技术所存在的技术问题，本发明提供了如下技术解决方案：

3、一种低温红外目标模拟装置，其特殊之处在于：包括安装平台、安装箱、反射镜、红外光源、透光孔板、遮光筒；

4、所述安装箱设置在安装平台上，安装箱相对的两侧壁上呈对角设置有进光孔和出光孔，安装箱上设置有用于与制冷组件连接的箱体连接结构；

5、所述反射镜包括主反射镜与次反射镜，主反射镜安装在与进光孔同侧的安装箱侧壁，次反射镜安装在与出光孔同侧的安装箱侧壁上，主反射镜、次反射镜亦呈对角设置，并且两者中心的连线和进光孔与出光孔中心的连线在水平面上的投影交叉，主反射镜、次反射镜均为离轴非球面反射镜，其内端朝向安装箱内部，外端均与制冷组件连接；

6、所述红外光源与透光孔板均安装在安装平台上，透光孔板位于进光孔与红外光源之间，所述透光孔板上至少设置有一个透光孔，红外光源发出的红外光束穿过透光孔后射入进光孔，射入进光孔后经次反射镜反射后射向主反射镜，最后经主反射镜反射后由出光孔射出；

7、所述遮光筒的内部为中空结构，其内端连接在安装箱的出光孔上，遮光筒上设置有用于与制冷组件连接的筒体连接结构；

8、所述安装箱、主反射镜、次反射镜均采用同种导热性能的金属材料制成。

9、进一步地，所述主反射镜与次反射镜为离轴高次非球面反射镜，均包括镜体与设置在镜体一侧的安装架，镜体与安装架一体设置，镜体朝向安装箱内部，安装架包括架体以及周向设置在架体外周面上的至少三个连接凸耳，连接凸耳用于与安装箱侧壁连接，每个连接凸耳与架体的连接处设置有消应力槽，架体的中心设置有用于与制冷组件连接的连接台，连接台与架体边缘之间设置有减重孔。

10、进一步地，所述安装箱包括本体与顶盖，本体为一体式结构，顶盖通过螺栓固定在本体的顶部，本体包括侧壁以及设置在侧壁底部的底板，侧壁以及底板上设置有减重孔，其中一个侧壁上设有连接板，连接板表面进行抛光处理并且其上设置有四个呈矩形分布的螺纹孔，连接板与四个螺纹孔组成所述箱体连接结构。

11、进一步地，所述底板与安装平台之间设置有多个支撑座，每个支撑座均为钛合金材料制成，包括两端的支撑板以及设置在两个支撑板中心之间的中心轴，中心轴为空心轴，支撑板上开设有多个螺纹孔，在安装平台与底板上对应位置开设有多个通孔，环绕中心轴均匀设置有三个加强杆，加强杆一端与顶部的支撑板边缘连接，另一端与底部的支撑板边缘连接。

12、进一步地，两个支撑板上均设置有凸台，凸台环绕中心轴均匀设置有三个，螺纹孔位于凸台中心，位于顶部支撑板上的凸台凸起方向朝向底板方向，位于底部支撑板上的凸台凸起方向朝向安装平台方向，所述底板上对应三个螺纹孔位置设置有三个通孔，环绕三个通孔设置有两个弧形消应力槽。

13、进一步地，所述遮光筒外表面设置有两个连接凸台，两个连接凸台表面均设置有四个呈矩形分布的螺纹孔，每个连接凸台与四个螺纹孔组成所述筒体连接结构，遮光筒与安装平台之间设置有安装架，安装架包括位于顶部的支撑件以及位于底部的隔热件，所述支撑件包括设置在遮光筒外表面的卡箍以及设置在卡箍底部的支撑架，卡箍与支撑架通过设置在支撑架两侧的连接架连接，所述隔热件为设置在支撑架底部的长方体框架。

14、进一步地，所述透光孔板包括开孔板以及设置在开孔板底部的安装板，开孔板上开设有五个透光孔，从左到右大小依次为其圆心均位于同一水平线上，在进光孔与红外光源之间还设置有二维移动平台，二维移动平台安装于安装平台上，安装板设置在二维移动平台上，二维移动平台的移动方向垂直于红外光源的红外光束射出方向。

15、进一步地，所述二维移动平台与安装平台之间还设置有控温舱，二维移动平台通过控温舱安装在安装平台上，控温舱表面设置有加热器和温度传感器，用于保证二维移动平台处于正常工作温度。

16、进一步地，所述安装箱的本体与顶盖内壁均喷涂航天黑漆，所述开孔板朝向红外光源一侧喷涂航天黑漆，航天黑漆型号为sb-3a，朝向进光孔的一侧镀有反射铝膜。

17、进一步地，所述安装箱、主反射镜、次反射镜、遮光筒以及透光孔板均采用铝合金材料制成。

18、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

19、(1)本发明提供的一种低温红外目标模拟装置包括安装平台以及设置在安装平台上的安装箱，安装箱的相对两侧壁上设有进光孔与出光孔，主反射镜安装在与进光孔同侧的安装箱侧壁上，次反射镜安装在与出光孔同侧的安装箱侧壁上，并且安装箱、主反射镜、次反射镜均采用同种导热性能的金属材料制成，其热膨胀系数相同，在常温环境使用时不会因为膨胀系数不同对光学性能造成影响，在出光孔位置设置遮光筒，降低了红外光束受外界红外杂散辐射的影响，主、次反射镜均为离轴非球面反射镜，并且主、次反射镜形成了双反射镜光学系统，增大了视场角度

20、(2)本发明提供的一种低温红外目标模拟装置中主反射镜与次反射镜均包括镜体以及设置在镜体一侧的安装架，安装架与镜体一体设置，防止因为焊接等造成焊接应力，影响反射镜光学性能，并且在安装架的架体外周面设置有连接凸耳，连接凸耳与架体的连接处设有消应力槽，可消除反射镜与安装箱之间的连接应力，并且底板在与支撑座的连接位置也设置有弧形消应力槽，可以消除因为不同材料之间热膨胀系数不同而带来的应力。

21、(3)本发明提供的一种低温红外目标模拟装置中安装箱与安装平台通过支撑座连接，支撑座采用钛合金材料制成，其导热性差，可以有效防止安装平台的热量传递，并且通过在支撑板表面设置凸台，进一步降低支撑座与底板以及安装平台的接触面积，降低热传递。

22、(4)本发明提供的一种低温红外目标模拟装置中透光孔板的安装板设置在二维移动平台上，通过二维移动平台的移动来更换位于进光孔与红外光源之间的透光孔大小，进而可以模拟不同远近的红外目标。

23、(5)本发明提供的一种低温红外目标模拟装置中在安装箱的本体与顶盖内壁均喷涂有高发射率的航天黑漆，在开孔板朝向红外光源一侧也喷涂有航天黑漆，可以进一步降低装置外部红外杂散辐射的影响，提高了红外光束的均匀性。

24、(6)本发明提供的一种低温红外目标模拟装置中在开孔板朝向进光孔的一侧镀有反射铝膜，反射铝膜可以提高其反射率，降低红外光源对透光孔外侧的红外辐射。