一種寬波段紅外掃描分光裝置及校準(zhǔn)方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種寬波段紅外掃描分光裝置及校準(zhǔn)方法，其中裝置包括LVF、夾具、驅(qū)動電機(jī)、光電開關(guān)、零位開口、外壓環(huán)及內(nèi)壓環(huán)；所述驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動安裝有漸變?yōu)V光片的夾具進(jìn)行旋轉(zhuǎn)掃描測試，夾具的內(nèi)壓環(huán)與外壓環(huán)壓住LVF非工作區(qū)域進(jìn)行固定，裝配簡單牢固，且能實(shí)現(xiàn)高速旋轉(zhuǎn)掃描測試。與采用CVF相比，采用上述方案，大大降低了鍍膜技術(shù)難度與鍍膜成本，通過采用相應(yīng)的波長校準(zhǔn)算法，可完成寬波段紅外輻射的連續(xù)測試。
【專利說明】一種寬波段紅外掃描分光裝置及校準(zhǔn)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于紅外輻射分光測試【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及的是一種寬波段紅外掃描分光 裝置及校準(zhǔn)方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 紅外漸變?yōu)V光片主要應(yīng)用于紅外光譜輻射測試中，在不同位置透過不同波長輻 身寸，用做分光器件，應(yīng)用中要求其能覆蓋3?5μηι與8?14 μπι兩個紅外大氣窗口，并可 進(jìn)行快速波長掃描，基于鍍膜技術(shù)的特點(diǎn)（最大波長不大于最小波長兩倍），目前一般采用 3?4片CVF(圓形漸變?yōu)V光片）拼接為一個圓環(huán)形進(jìn)行旋轉(zhuǎn)掃描的方式來實(shí)現(xiàn)。但由于 CVF鍍膜技術(shù)難度大（我國目前還未見成熟的相應(yīng)鍍膜技術(shù)），成本高，限制了其廣泛應(yīng)用。
[0003] 論文"大口徑紅外光電系統(tǒng)輻射定標(biāo)及誤差分析"（紅外與激光工程，第40卷第9 期，第1624?1628頁，2011年9月）、論文"紅外目標(biāo)模擬器校準(zhǔn)系統(tǒng)的研制與應(yīng)用"（紅 外與毫米波學(xué)報(bào)，第22卷第4期，第251?255頁，2003年8月）與論文"紅外光譜輻射計(jì) 的研制"（紅外與激光工程，第28卷第2期，第14?17頁，1999年4月）均采用CVF作為 分光器件，鍍膜技術(shù)難度大，成本高。如圖1所示，入射光點(diǎn)2會聚到CVF1上，透射波段光 強(qiáng)被位于正后方的紅外探測器所探測，隨著CVF1在電機(jī)的轉(zhuǎn)軸3驅(qū)動下勻速旋轉(zhuǎn)過程中， 探測器完成不同波長光強(qiáng)的掃描測試?，F(xiàn)有技術(shù)采用CVF分光的方式，CVF器件鍍膜技術(shù) 難度大，成本非常高，難以被普遍采用。
[0004] 因此，現(xiàn)有技術(shù)存在缺陷，需要改進(jìn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種寬波段紅外掃描分 光裝置及校準(zhǔn)方法。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0007] -種寬波段紅外掃描分光裝置，其中，包括夾具、驅(qū)動電機(jī)、光電開關(guān)、外壓環(huán)及內(nèi) 壓環(huán)；所述驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動安裝有漸變?yōu)V光片的夾具進(jìn)行旋轉(zhuǎn)掃描測試，夾具中的內(nèi)壓環(huán)與 外壓環(huán)壓住LVF非工作區(qū)域進(jìn)行固定；進(jìn)行測試時(shí)，入射鏡頭會聚的光點(diǎn)打在LVF上，所述 夾具在驅(qū)動電機(jī)的驅(qū)動下旋轉(zhuǎn)，透過的輻射用紅外探測器進(jìn)行探測，隨著LVF的旋轉(zhuǎn)以完 成不同波長的掃描測試，同時(shí)使用光電開關(guān)檢測零位開口位置作為零角度位置，其余位置 通過計(jì)數(shù)電機(jī)步進(jìn)數(shù)來確定。
[0008] -種寬波段紅外掃描分光裝置的校準(zhǔn)方法，其中，設(shè)完成不同波長的掃描測試后 測得的數(shù)據(jù)為輻射強(qiáng)度ρ與時(shí)間V角度Θ的關(guān)系為：P = fl(t) =?·2(θ)，若求得波長λ 對應(yīng)的角度Θ的函數(shù)關(guān)系：θ =?·3(λ)，將其代入上式中即求得輻射強(qiáng)度ρ與波長λ的 函數(shù)關(guān)系式：P = f2(f3U))。
[0009] 所述的寬波段紅外掃描分光裝置的校準(zhǔn)方法，其中，所述的波長與角度的關(guān)系Θ =f3( λ )計(jì)算方法是：
[0010] 若漸變?yōu)V光片工作波長從左到右為λλmax，則在中間位置處工作波長為 入 1^=(入_+入_)/2，通過定位找到其對應(yīng)的角度為0〇，其對應(yīng)關(guān)系為：心《&，那么，在 Θ。+Δ Θ位置處對應(yīng)的波長為：λ mid+Δ λ，求得Δ Θ與Δ λ關(guān)系，g卩建立波長與角度的對 應(yīng)關(guān)系；
[0011] 先求得角度Λ Θ與濾光片長度Λ 1位置對應(yīng)關(guān)系：
[0012] 公式 1 : Δ 1 = R*sin Δ Θ
[0013] 將公式1代入波長λ λ與濾光片長度Λ 1位置函數(shù)關(guān)系式，求得到波長Λ λ與 角度Λ Θ的函數(shù)關(guān)系如下：
[0014] 公式 2 : Λ λ = Λ 1* ( λ λ J /1 = (R*sin Λ Θ ) * ( λ 腸χ- λ _) /1
[0015] 其中，1為濾光片總長度，R為光點(diǎn)掃描半徑。
[0016] 所述的寬波段紅外掃描分光裝置的校準(zhǔn)方法，其中，根據(jù)公式2,將測試得到的角 度與輻射坐標(biāo)系換算到波長與輻射的坐標(biāo)系，達(dá)到波長校準(zhǔn)的目的。
[0017] 所述的寬波段紅外掃描分光裝置的校準(zhǔn)方法，其中，所述將測試得到的角度與輻 射坐標(biāo)系換算到波長與輻射的坐標(biāo)系的具體步驟為：根據(jù)公式2,將角度△ Θ用波長Λ λ 表示為：
[0018]

【權(quán)利要求】
1. 一種寬波段紅外掃描分光裝置，其特征在于，包括夾具、驅(qū)動電機(jī)、光電開關(guān)、外壓環(huán) 及內(nèi)壓環(huán)；所述驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動安裝有漸變?yōu)V光片的夾具進(jìn)行旋轉(zhuǎn)掃描測試，夾具中的內(nèi)壓 環(huán)與外壓環(huán)壓住LVF非工作區(qū)域進(jìn)行固定；進(jìn)行測試時(shí)，入射鏡頭會聚的光點(diǎn)打在LVF上， 所述夾具在驅(qū)動電機(jī)的驅(qū)動下旋轉(zhuǎn)，透過的輻射用紅外探測器進(jìn)行探測，隨著LVF的旋轉(zhuǎn) 以完成不同波長的掃描測試，同時(shí)使用光電開關(guān)檢測零位開口位置作為零角度位置，其余 位置通過計(jì)數(shù)電機(jī)步進(jìn)數(shù)來確定。
2. -種寬波段紅外掃描分光裝置的校準(zhǔn)方法，其特征在于，設(shè)完成不同波長的掃描測 試后測得的數(shù)據(jù)為輻射強(qiáng)度P與時(shí)間t/角度0的關(guān)系為：P=f\(t) = f2( 0)，若求得波 長X對應(yīng)的角度0的函數(shù)關(guān)系：0 = f3(X)，將其代入上式中即求得輻射強(qiáng)度p與波長 入的函數(shù)關(guān)系式：P=f2 (f3 U))。
3. 如權(quán)利要求2所述的寬波段紅外掃描分光裝置的校準(zhǔn)方法，其特征在于，所述的波 長與角度的關(guān)系9 =f3U)計(jì)算方法是： 若漸變?yōu)V光片工作波長從左到右為U,則在中間位置處工作波長為Anlid = (入min+Xmax)/2,通過定位找到其對應(yīng)的角度為Stl，其對應(yīng)關(guān)系為：，那么，在0Q+A0位置處對應(yīng)的波長為：Xmid+AX，求得A0與AX關(guān)系，即建立波長與角度的對 應(yīng)關(guān)系； 先求得角度A0與濾光片長度A1位置對應(yīng)關(guān)系： 公式I:AI=R*sinA0 將公式1代入波長AA與濾光片長度A1位置函數(shù)關(guān)系式，求得到波長AA與角度Ae的函數(shù)關(guān)系如下： 公式2
其中，1為濾光片總長度，R為光點(diǎn)掃描半徑。
4. 如權(quán)利要求3所述的寬波段紅外掃描分光裝置的校準(zhǔn)方法，其特征在于，根據(jù)公式 2,將測試得到的角度與輻射坐標(biāo)系換算到波長與輻射的坐標(biāo)系，達(dá)到波長校準(zhǔn)的目的。
5. 如權(quán)利要求4所述的寬波段紅外掃描分光裝置的校準(zhǔn)方法，其特征在于，所述將測 試得到的角度與輻射坐標(biāo)系換算到波長與輻射的坐標(biāo)系的具體步驟為：根據(jù)公式2,將角 度A9用波長AX表不為：
貝U，角度用波長表示為：
則福射P與波長AX的函數(shù)關(guān)系為：
則將測試得到的角度與輻射坐標(biāo)系換算到波長與輻射的坐標(biāo)系。
【文檔編號】G01J3/06GK104266756SQ201410532246
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年10月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月10日
【發(fā)明者】胡德信, 韓順利, 侯喜報(bào) 申請人:中國電子科技集團(tuán)公司第四十一研究所