大面积扩展辐射定标光源余弦特性测试装置及其测试方法
【技术领域】
[0001]本发明属于空间光学领域，具体涉及大面积扩展辐射定标光源余弦特性测试装置及其测试方法。
【背景技术】
[0002]辐射定标是空间光学相机研制过程中的重要环节之一。随着科学技术的发展，空间相机的视场和入光口径越来越大，入光口径目前达到3.2m量级。为满足空间相机的辐射定标要求，需要辐射定标设备提供均匀的达到3.2m量级大面积扩展辐射定标光源，且大面积扩展辐射定标光源为朗伯光源，要求在出光面的半球立体空间内的各个方向亮度相同，亮度越接近，光源的余弦特性越好，对空间相机的辐射定标影响越小。因此在空间相机辐射定标前需要对3.2m量级的大面积扩展辐射定标光源的余弦特性进行测试。通过对测试数据分析，可以获取对大面积扩展辐射定标光源内置溴钨灯的优化组合控制。使其在该组合下的大面积扩展辐射定标光源的余弦特性达到较优的技术状态。另外测试数据还可以为空间相机的辐射定标结果校正提供可靠的数据。
[0003]由于目前还没有3.2m量级的大面积扩展辐射定标光源的余弦特性测试装置。此前安光所等发明的余弦特性测试装置，使用单个辐射计做圆周运动，适合测试小口径的辐射定标光源中心区域的余弦特性。根本无法使用于如此大面积扩展辐射定标光源测试。大面积扩展辐射定标光源的面积大，在整个辐射面内各个部位的余弦特性会有一定的差异，另外如果测试时间过长，光源的不稳定性因素会引入到余弦特性的测试结果中。
【发明内容】
[0004]为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种大面积扩展辐射定标光源余弦特性测试装置及其测试方法。
[0005]本发明解决技术问题所采用的技术方案如下:
[0006]大面积扩展辐射定标光源余弦特性测试装置，该装置包括:单元辐射计、弧形导轨、连接器、旋转台、垂直导轨、水平导轨、支撑台、控制器和计算机；多个单元辐射计均匀分步在弧形导轨上，弧形导轨通过连接器与旋转台连接；旋转台在垂直导轨上运动；垂直导轨在水平导轨上运动；水平导轨固定在支撑台上；计算机通过控制器控制旋转台、垂直导轨和水平导轨的运动，控制单元辐射计采集的辐射亮度值，并计算出大面积辐射定标光源的余弦特性。
[0007]大面积扩展辐射定标光源余弦特性测试方法，该方法包括如下步骤:
[0008]步骤一:计算机通过控制器控制垂直导轨和水平导轨，移动到指定的位置后，控制旋转台带动弧形导轨旋转，以等间隔的角度旋转180°，在每个角度位置采集所有单元辐射计的辐射亮度数据，并将数据存储，形成一个±45°空间立体角内的各位置点辐射亮度，采集完成后计算该位置处的余弦特性；
[0009]步骤二:移动二维导轨至其它位置，重复步骤一；
[0010]步骤三:将大面积辐射源辐射面内所有位置测试的具有相同角度的辐射亮度计算平均值，通过归一化数据处理，获得整个测试面的余弦特性。
[0011]本发明的有益效果是:本发明根据测试结果调整大面积扩展辐射定标光源的内置光源的组合，使大面积扩展辐射定标光源在该组合下发出的辐射具有较好的余弦特性，并建立相应的数据库。另外余弦特性测试数据还可以空间相机的辐射校正提供准确可靠的数据。
【附图说明】
[0012]图1本发明大面积扩展辐射定标光源余弦特性测试装置结构示意图。
[0013]图中:1、单元辐射计，2、弧形导轨，3、连接器，4、旋转台，5、垂直导轨，6、水平导轨，7、支撑台，8、控制器和9、计算机。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。
[0015]如图1所示，辐射探测组件由47个相同的单元辐射计1、一个弧形导轨2、一个弧形导轨2与旋转台4的连接器3组成。其中单元辐射计I的视场为1°，在测试面上的测试光斑为Φ35ι?πι ;弧形导轨2为圆弧半径为Im的1/4圆弧形导轨，用于安装47个单元福射计，每个单元福射计I的法线指向弧形导轨2中心，中间单元福射计I相对于大面积扩展福射定标光源法线的夹角为0°，左右相邻的两个单元辐射计I的角度为±1°，然后其它单元辐射计I间隔2°依次排列，形成±45°的测试区域。辐射探测器组件上47个单元辐射计I在使用前，使用具有余弦特优于99.99%的小口径的面辐射源进行标定，经过严格的辐射标定后，47个单元辐射计I具有99.9%的一致性。弧形导轨2与旋转台4的连接器3安装在弧形导轨2上，用于与旋转台4的机械连接。
[0016]水平导轨6安装到支撑架7上，垂直导轨5安装到水平导轨6上，由水平导轨6带动垂直导轨5沿水平方向移动，旋转台4安装至垂直导轨6上，由垂直导轨5带动旋转台4做垂直方向移动。辐射探测组件安装至旋转台4上，由旋转台4带动辐射探测组件做以旋转台中心轴为主轴的圆周运动。水平导轨6和垂直导轨5的有效行程达到3.6m，旋转台可以360°旋转，在本发明中只需要180°旋转即可满足要求。计算机9与控制器8控制三维导轨带动辐射探测组件至大面积辐射光源的余弦特性测试位置，完成相应的数据采集和测试。获得数据后由计算机9中的软件完成相应运算。
[0017]本发明所使用辐射探测组件完成垂直于大面积扩展辐射定标光源±45°内的余弦特性测试。可以根据需要适当的扩展角度范围。
[0018]大面积扩展辐射定标光源余弦特性测试装置的测试方法，该方法包括如下步骤:
[0019]步骤一:计算机9使用通讯接口通过控制器8控制垂直导轨5和水平导轨6，移动到指定的位置后，控制旋转台4带动弧形导轨2旋转，以等间隔的角度旋转180°，在每个角度位置采集所有单元辐射计I的辐射亮度数据，并将数据存储，形成一个±45°空间立体角内的各位置点辐射亮度，采集完成后计算该位置处的余弦特性；
[0020]步骤二:移动垂直导轨5和水平导轨6至其它位置，重复步骤一，完成多个位置点的余弦特性测试；
[0021]步骤三:将大面积辐射源辐射面内所有位置测试的具有相同角度的辐射亮度计算平均值，通过归一化数据处理，获得整个测试面的余弦特性。
【主权项】
1.大面积扩展辐射定标光源余弦特性测试装置，其特征在于，该装置包括:单元辐射计、弧形导轨、连接器、旋转台、垂直导轨、水平导轨、支撑台、控制器和计算机；所述多个单元辐射计均匀分布在弧形导轨上，弧形导轨为1/4圆弧，弧形导轨通过连接器与旋转台连接；旋转台在垂直导轨上运动；垂直导轨在水平导轨上运动；水平导轨固定在支撑台上；计算机通过控制器垂直导轨和水平导轨的运动，控制单元辐射计采集的辐射亮度值，计算出大面积辐射定标光源的余弦特性。2.根据权利要求1所述的大面积扩展辐射定标光源余弦特性测试装置，其特征在于，所述弧形导轨的中心角为90°。3.根据权利要求1所述的大面积扩展辐射定标光源余弦特性测试装置，其特征在于，位于所述旋转台的中心轴与待定标设备的法线方向平行。4.根据权利要求1所述的大面积扩展辐射定标光源余弦特性测试装置，其特征在于，所述单元辐射计经过辐射定标后具有一致性。5.根据权利要求1所述的大面积扩展辐射定标光源余弦特性测试装置，其特征在于，所述每个单元辐射计的法线指向弧形导轨圆心。6.根据权利要求1所述的大面积扩展辐射定标光源余弦特性测试装置的测试方法，其特征在于，该方法包括如下步骤: 步骤一:计算机通过控制器控制垂直导轨和水平导轨，移动到指定的位置后，控制旋转台带动弧形导轨旋转，以等间隔的角度旋转180°，在每个角度位置采集所有单元辐射计的辐射亮度数据，并将数据存储，形成一个±45°空间立体角内的各位置点辐射亮度，采集完成后计算该位置处的余弦特性； 步骤二:移动二维导轨至其它位置，重复步骤一，完成多个位置点的余弦特性测试； 步骤三:将大面积辐射源辐射面内所有位置测试的具有相同角度的辐射亮度计算平均值，通过归一化数据处理，获得整个测试面的余弦特性。
【专利摘要】大面积扩展辐射定标光源余弦特性测试装置及其测试方法属于空间光学领域，装置包括：单元辐射计、弧形导轨、连接器、旋转台、垂直导轨、水平导轨、支撑台、控制器和计算机；单元辐射计经过绝对辐射定标，具有较好的一致性，均匀分布在弧形导轨上，弧形导轨在旋转台的带动下做圆周运动，完成余弦特性测试。该组合安装在垂直导轨上，垂直导轨和水平导轨组成二维运动装置；水平导轨固定在支撑台上。计算机软件通过控制器控制二维运动装置和旋转台，完成多个位置点的余弦特性测试。将所有点的测试数据进行处理，获得整个辐射面的余弦特性。本发明根据测试结果调整大面积扩展辐射定标光源的内置光源组合，使其在该组合下发出的辐射具有较好的余弦特性。
【IPC分类】G01M11/02
【公开号】CN105043723
【申请号】CN201510457855
【发明人】李宪圣, 任建伟, 孙景旭, 刘洪兴, 万志, 刘则询, 李葆勇
【申请人】中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年7月30日