一種最小溫度分辨力測(cè)試裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種最小溫度分辨力測(cè)試裝置?，F(xiàn)有的可變溫差目標(biāo)發(fā)生器存在比較嚴(yán)重的溫差調(diào)節(jié)問(wèn)題，限制了溫差發(fā)生器可形成的最小溫差和最大溫差。本實(shí)用新型最核心為組合式多矩形空腔結(jié)構(gòu)的表觀溫度溫差發(fā)生裝置，這種結(jié)構(gòu)的發(fā)生裝置可以作為近似灰體輻射源，且每個(gè)單元表面的發(fā)射率不同，通過(guò)組合單元形成不同發(fā)射率分布的混合表面。通過(guò)改變發(fā)生裝置制作材料、改變矩形空腔的深度與寬度之比、改變空腔水平面上腔面面積與非空腔面積占空比，可調(diào)整單元表面的發(fā)射率。在特定溫度范圍和光譜范圍，本實(shí)用新型具有灰體輻射特性，不僅能解決溫差調(diào)節(jié)問(wèn)題，還可用作紅外成像系統(tǒng)性能測(cè)試的靶標(biāo)、材料發(fā)射率測(cè)量的參考物。
【專利說(shuō)明】
一種最小溫度分辨力測(cè)試裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型公開(kāi)了一種標(biāo)準(zhǔn)裝置，具體涉及一種最小溫度分辨力測(cè)試裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 在對(duì)紅外成像系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)時(shí)，通常使用最小可分辨溫差作為最主要參數(shù)，并通 過(guò)面輻射源這類可變溫差目標(biāo)發(fā)生器組成的測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試。但是傳統(tǒng)的可變溫差目標(biāo) 發(fā)生器在應(yīng)用中受到溫差調(diào)節(jié)的限制。由于在調(diào)節(jié)面輻射源溫度時(shí)，靶標(biāo)與環(huán)境、靶標(biāo)與面 源之間分別存在著換熱，這種換熱顯著影響到溫差調(diào)節(jié)的靈活程度和準(zhǔn)確程度，并限制了 溫差發(fā)生器可形成的最小溫差和最大溫差。同時(shí)，靶標(biāo)和黑體的組合決定了無(wú)法獲得連續(xù) 可調(diào)的溫差，這在很大程度上限制針對(duì)紅外熱成像設(shè)備的測(cè)試能力，無(wú)法使得測(cè)試更完備 和徹底。因此，需要一個(gè)能解決溫差調(diào)節(jié)問(wèn)題的最小溫度分辨力測(cè)試系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種最小溫度分辨力測(cè)試裝置。
[0004] 為解決以上問(wèn)題，本實(shí)用新型采用了以下技術(shù)手段：
[0005] 所述的最小溫度分辨力測(cè)試裝置，包括表觀溫度溫差發(fā)生裝置，環(huán)境輻射過(guò)濾裝 置，灰體紅外輻射衍射裝置。
[0006] 所述的表觀溫度溫差發(fā)生裝置，包括多空腔矩形灰體，熱電偶，所述熱電偶位于矩 形灰體內(nèi)部，通過(guò)從矩形灰體底部的孔洞外接電源線供電。
[0007]所述環(huán)境輻射過(guò)濾裝置為反射罩。所述反射罩將表觀溫度溫差發(fā)生裝置的上表面 遮蓋住，反射罩的圓形孔徑正對(duì)著表觀溫度溫差發(fā)生裝置。
[0008] 所述灰體輻射衍射裝置為光柵。所述光柵位于反射罩圓形孔徑處。
[0009] 所述的多空腔矩形灰體均分為多個(gè)區(qū)域;每個(gè)區(qū)域的上表面開(kāi)有確定深度和寬度 比例的矩形腔，腔與腔之間間隔為矩形翅，腔與翅在區(qū)域內(nèi)占空比均勻布置;不同區(qū)域空腔 的深度不同，從而使得每個(gè)區(qū)域的發(fā)射率不同。
[0010] 本實(shí)用新型的有益效果在于:在特定溫度范圍和光譜范圍，本裝置具有灰體輻射 特性，不僅能解決溫差調(diào)節(jié)問(wèn)題，還可用作紅外成像系統(tǒng)性能測(cè)試的靶標(biāo)、材料發(fā)射率測(cè)量 的參考物。
【附圖說(shuō)明】
[0011] 圖1為本實(shí)用新型的裝置結(jié)構(gòu)圖。
[0012] 圖2為本實(shí)用新型的表觀溫度溫差發(fā)生裝置結(jié)構(gòu)圖。
[0013] 圖3為本實(shí)用新型的表觀溫度溫差發(fā)生裝置單元內(nèi)矩形腔與矩形翅結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014] 圖中：1、表觀溫度溫差發(fā)生裝置，2、環(huán)境輻射過(guò)濾裝置，3、灰體紅外輻射衍射裝 置，4、紅外成像系統(tǒng)，5、多空腔矩形灰體，6、熱電偶(安裝于灰體內(nèi)部）。
【具體實(shí)施方式】
[0015] 下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0016] 如圖1所示，表觀溫度溫差發(fā)生裝置1被安裝于環(huán)境輻射過(guò)濾裝置2中，并處于中心 地帶。正對(duì)著表觀溫度溫差發(fā)生裝置的是環(huán)境輻射過(guò)濾裝置的圓形孔徑，當(dāng)這個(gè)孔徑被堵 上時(shí)，環(huán)境輻射過(guò)濾裝置的內(nèi)部是密閉的，這時(shí)將不會(huì)有環(huán)境輻射對(duì)測(cè)試產(chǎn)生干擾，同時(shí)表 觀溫度溫差發(fā)生裝置所輻射的紅外輻射也不會(huì)向外界輻射。在這個(gè)孔徑上，放入灰體紅外 輻射衍射裝置3,采用光柵，它能衍射所需波長(zhǎng)的紅外光線。在對(duì)紅外成像系統(tǒng)4測(cè)試時(shí)，需 將鏡頭安裝到反射罩的圓形孔徑內(nèi)，保持鏡頭緊貼圓形孔徑。
[0017] 如圖2所示，本實(shí)用新型的表觀溫度溫差發(fā)生裝置由多空腔矩形灰體5和熱電偶6 組成，多空腔矩形灰體為固定發(fā)射率ε的金屬，上表面分為A、B、C、D這4個(gè)區(qū)域。每個(gè)區(qū)域開(kāi) 有確定深度和寬度比例的矩形腔，腔與腔之間間隔為矩形翅，腔與翅在區(qū)域內(nèi)占空比均勻 布置。不同區(qū)域空腔的深度不同，此區(qū)域的整體發(fā)射率ε便不同，在表觀溫度溫差發(fā)生裝置 整體處于同一溫度的時(shí)候，各個(gè)區(qū)域表現(xiàn)出不同的輻射特性，從而解決了可變目標(biāo)溫差發(fā) 生器溫差調(diào)節(jié)的問(wèn)題。當(dāng)控制各區(qū)域空腔深度為具體數(shù)值，此區(qū)域的整體發(fā)射率ε隨之改 變，由于發(fā)射率ε與深度存在定量的關(guān)系，所以能實(shí)現(xiàn)對(duì)最小溫度分辨力大小的控制，即可 以給不同精度或者不同等級(jí)的紅外熱像系統(tǒng)提供最小溫度分辨力測(cè)試。
[0018]如圖3所示，單元的上表面是復(fù)合表面，由空腔腔面和翅體端面組成。單元復(fù)合表 面的輻射依賴于腔的幾何形狀以及材料表面輻射特性。幾何上選擇了矩形腔和矩形翅的組 合。其中腔體寬度w和翅體寬度d，其尺度應(yīng)滿足如下要求:若干條腔與翅組合能夠被紅外熱 像系統(tǒng)的探測(cè)器的單個(gè)像素所覆蓋。這樣才能保證單個(gè)像素所探測(cè)的能量與復(fù)合表面的平 均有效發(fā)射率存在比例關(guān)系。這時(shí)，單元復(fù)合表面的平均有效發(fā)射率可以用下式表示：
[0019] (1)
[0020] 其中，ε。是單個(gè)空腔的發(fā)射率。
[0021 ]為使復(fù)合表明更接近灰體，制作中總是希望d在可能的加工工藝下盡可能小。如果 引入?yún)?shù)11 = f則有：
[0022]
(2)[0023]這時(shí)對(duì)于固定的腔深h，有：
[0024] (3)
[0025] 當(dāng)ε。確定時(shí)，選擇不同的k，即可以獲得期望的
[0026]當(dāng)已知材料的表面發(fā)射率ε時(shí)，可以通過(guò)計(jì)算獲得對(duì)于矩形腔，幾何參數(shù)對(duì)于ε。 的影響，可以歸因于一個(gè)形狀因子并用一個(gè)單值函數(shù)來(lái)表示，形狀因子定義為X:
[0027] "、 (4)
[0028]也就是說(shuō)，改變深度與寬度之比，可以獲得期望的進(jìn)而獲得期望的εθ。所以，通 過(guò)改變不同區(qū)域的發(fā)射率，能在紅外熱像系統(tǒng)捕捉到的表觀溫度溫差發(fā)生裝置的熱像圖看 到中，每個(gè)區(qū)域有著各不相同的熱圖像，再根據(jù)以上原理，便可測(cè)出紅外熱像系統(tǒng)的最小溫 度分辨力。
[0029] 利用本實(shí)施例裝置進(jìn)行測(cè)試的方法包括以下步驟：
[0030] 1.根據(jù)紅外成像系統(tǒng)的對(duì)最小分辨力的需要，選擇適當(dāng)?shù)亩嗫涨痪匦位殷w。
[0031 ] 2 .對(duì)熱電偶供電，將表觀溫度溫差發(fā)生裝置加熱到一個(gè)特定的溫度，并保持一段 時(shí)間。
[0032] 3.將紅外成像系統(tǒng)的鏡頭安裝到反射罩的圓形孔徑內(nèi)，保持鏡頭緊貼圓形孔徑。 [0033] 4.通過(guò)紅外成像系統(tǒng)拍攝紅外熱成像照片，并將此照片導(dǎo)出到熱成像照片處理軟 件中分析。
[0034] 5.通過(guò)分析比對(duì)，可以得出此紅外熱像系統(tǒng)的最小溫度分辨力。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種最小溫度分辨力測(cè)試系統(tǒng)裝置，其特征在于:包括表觀溫度溫差發(fā)生裝置，環(huán)境 輻射過(guò)濾裝置和灰體紅外輻射衍射裝置； 所述的表觀溫度溫差發(fā)生裝置，包括多空腔矩形灰體，熱電偶，所述熱電偶位于矩形灰 體內(nèi)部，通過(guò)從矩形灰體底部的孔洞外接電源線供電； 所述環(huán)境輻射過(guò)濾裝置為反射罩;所述反射罩將表觀溫度溫差發(fā)生裝置的上表面遮蓋 住，反射罩的圓形孔徑正對(duì)著表觀溫度溫差發(fā)生裝置； 所述灰體紅外輻射衍射裝置為光柵;所述光柵位于反射罩圓形孔徑處； 所述的多空腔矩形灰體均分為多個(gè)區(qū)域;每個(gè)區(qū)域的上表面開(kāi)有確定深度和寬度比例 的矩形腔，腔與腔之間間隔為矩形翅，腔與翅在區(qū)域內(nèi)占空比均勻布置;不同區(qū)域空腔的深 度不同，從而使得每個(gè)區(qū)域的發(fā)射率不同。
【文檔編號(hào)】G01J5/52GK205426347SQ201620108013
【公開(kāi)日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2016年2月2日
【發(fā)明人】徐永達(dá), 李文軍
【申請(qǐng)人】中國(guó)計(jì)量學(xué)院