專利名稱：一種遠程可調控紅外發(fā)生裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及紅外裝置，特別涉及一種遠程可調控的紅外發(fā)生裝置。
背景技術：
現(xiàn)代戰(zhàn)爭中，針對真實目標紅外熱像特征的紅外制導武器得到大量應用，在紅外制導方面，使用最廣泛的是非成像制導，成像制導也逐步得到廣泛使用。在野戰(zhàn)條件下，氣象條件、目標狀態(tài)、環(huán)境背景、觀測時段、測試距離和角度都能影響真實目標的紅外熱成像特征。以坦克為例，在不同觀察距離下測試某坦克紅外熱成像圖發(fā)現(xiàn)在無雨、雪、霧等不良氣候條件下，IOOm以內(nèi)可以得到坦克完整的圖像輪廓；300m距離上，紅外圖像只能得到排煙口、炮塔、炮管等特征部位的輪廓，而履帶等細節(jié)則變得十分模糊；800m以上，只能得到坦克代表性部位的圖像，如排煙口、發(fā)動機等。實戰(zhàn)環(huán)境 中，即便戰(zhàn)場抵近偵察，測試距離也有幾百米，再加上氣候、測試角度、遮擋物等因素的影響，事實上難以得到坦克履帶和輪子等細節(jié)特征，而只能獲得坦克的紅外熱輻射基本特征及其概略分布。因此，訓練或陣地上的紅外假目標，如假坦克、假火炮等，只要具備和真實目標熱源部位一樣的紅外特性，便可在熱像儀上形成一個熱圖，從而達到模擬真實目標的效果。在訓練中，紅外假目標可以用來代替實際的目標靶來使用，有效節(jié)約訓練費用。目前的紅外假目標主要采用相變材料或電熱膜制作而成。用相變材料制作假目標，熱慣性接近真目標，但是不能實時的精確控溫；用普通電熱膜制作假目標，溫度隨環(huán)境變化迅速，白天太陽照射時，受到日照影響，電熱膜表面迅速升溫，比真實目標表面的溫度偏高，最大溫差可達10°c，影響示假效果。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于，提供一種可使用有線/無線遙控實時精確控溫、紅外特性逼真度高的紅外假目標系統(tǒng)。本實用新型的目的是通過下述技術方案實現(xiàn)的，一種遠程可調控紅外發(fā)生裝置，包括電池組、功率控制器、環(huán)境溫度傳感器、紅外涂覆板溫度傳感器、紅外涂覆板、無線遙控器和偽裝背景，其特征在于電池組、環(huán)境溫度傳感器、紅外涂覆板溫度傳感器、紅外涂覆板均與功率控制器連接，功率控制器與無線遙控器通過無線電信號連接，偽裝背景放置于紅外涂覆板下方。所述功率控制器包括微處理器以及與微處理器連接的無線收發(fā)模塊、環(huán)境溫度傳感器、數(shù)碼管顯示器、功率控制單元、紅外涂覆板溫度傳感器、功能接健，無線收發(fā)模塊的串行外設接口 SPI連接到微處理器的串行外設接口 SPI，環(huán)境溫度傳感器、紅外涂覆板溫度傳感器通過單個連接線接到微處理器獨立的輸入輸出IO 口，功率控制單元、數(shù)碼管顯示器、功能按鍵通過印刷電路板及相應接插件連接到微處理器獨立的輸入輸出IO 口。所述功率控制單元是基準電壓Vkef連接運算放大器Al的同相輸入端，功率控制器輸出到紅外涂覆板&的電壓V。經(jīng)取樣電路Rl、R2分壓得到反饋電壓VF，反饋電壓Vf連接運算放大器Al的反相輸入端；運算放大器Al輸出的閾值電壓Vp連接電壓比較器A2的同相輸入端；微處理器產(chǎn)生脈沖寬度調制PWM信號Vs連接電壓比較器A2的反相輸入端；信號Vs和閾值電壓Vp經(jīng)過電壓比較器A2后得到的控制信號\連接驅動芯片Ul的輸入端，控制信號V。經(jīng)過驅動芯片Ul后輸出的驅動信號Vd連接場效應管Ql和場效應管Q2。電池組包括蓄電池組和充電器，電池組接功率控制器的電源接線柱。紅外涂覆板接功率控制器的功率輸出接線柱，功率控制器與無線遙控器通過無線電通信。環(huán)境溫度傳感器和紅外涂覆板溫度傳感器均采用數(shù)字溫度傳感器，對于實測的溫度提供9 12位的數(shù)據(jù)和報警溫度寄存器，它的測溫范圍為-55°c +125°C，其中在-10°C +85°C的范圍內(nèi)的測量精度不小于±0. 5°C。環(huán)境溫度傳感器裝在功率控制器的外殼壁上，采用單線與微處理器IO接口相連，用于檢測紅外假目標所處的環(huán)境溫度，并以此環(huán)境溫度作參考，與紅外涂覆板的溫度相比較，達到調節(jié)輸出功率，以滿足預設的輸出效 果；紅外涂覆板溫度傳感器安裝在紅外涂覆板中心，采用單線與處理器的IO接口相連。功率控制器進行紅外涂覆板溫度控制參數(shù)的設置，功率控制器也可通過無線遙控器進行溫度控制參數(shù)設置；紅外涂覆板向外發(fā)射紅外光波，其紅外光波功率強度通過功率控制器進行檢測和控制。功率控制器是通過控制輸出電流的大小從而達到控制紅外涂覆板輸出功率和表面溫度的控制設備。功率控制器主要由微處理器、無線收發(fā)模塊、環(huán)境溫度傳感器、紅外涂覆板溫度傳感器、顯示設置單元、功率控制單元和電源模塊等組成。無線收發(fā)模塊的串行外設接口(SPI)連接到微處理器的串行外設接口(SPI)，環(huán)境溫度傳感器、紅外涂覆板溫度傳感器通過單個連接線接到微處理器獨立的輸入輸出(IO)口，功率控制單元、數(shù)碼管顯示器、功能按鍵通過印刷電路板及相應接插件連接到微處理器獨立的輸入輸出(IO) 口。微處理器主要完成溫度檢測、人機操作顯示、功率自動控制、無線數(shù)據(jù)收發(fā)處理等任務處理的軟件運行。無線收發(fā)模塊完成功率控制器與無線遙控器串行數(shù)據(jù)通信的無線傳輸，最大功率支持+IOdBm,其接收靈敏度達到-lOOdBm。當輸出功率進行自適應控制時，微處理器不斷地計算采集到的環(huán)境溫度及紅外涂覆板表面溫度的差值，并根據(jù)這一差值對輸出功率進行設置當這個溫度差大于給定值時，處理器將控制電源功率控制單元以速度檔低檔進行功率輸出，當這個溫度差小于給定值時，微處理器將控制電源功率控制單元以速度檔高檔進行功率輸出，通過這種自適應功率控制方式可以有效地減少蓄電池組的電量消耗。顯示設置單元由數(shù)碼管顯示器、按鍵單元和狀態(tài)指示燈組成。數(shù)碼管顯示器顯示環(huán)境溫度、啟動時間、工作時間等參數(shù)，以上參數(shù)可通過按鍵單元來完成設置，設置的模式可通過狀態(tài)指示燈顯示，狀態(tài)指示燈同時顯示與無線遙控器的通信狀態(tài)。功率控制單元工作原理是通過微處理器控制場效應管(MOSFET)的通斷時間，即占空比，調整輸出功率的大小。功率控制單元具有輸出過流保護功能，防止短路引起的損壞。功率控制單元的開關電源由產(chǎn)生脈沖寬度調制(PWM)信號的微處理器，取樣電路(電阻R1、R2)，基準電壓(Vkef)電路，運算放大器Al，電壓比較器A2，場效應管Q1、Q2和場效應管的驅動芯片Ul構成。為了滿足系統(tǒng)輸出功耗的要求，采用了兩個場效應管(MOSFET)并聯(lián)，提高了輸出電流和功率。無線遙控器主要由微處理器、無線收發(fā)模塊、數(shù)碼管顯示器及功能按鍵、電源管理和電池等組成。微處理器、無線收發(fā)模塊、數(shù)碼管顯示器及功能按鍵的連接方式與功率控制器相同。無線遙控器有效操作范圍不小于200米。紅外涂覆板主要由高強度耐高溫的基板、紅外輻射涂料、表面防護層、底部隔離層等組成?；?、紅外輻射涂料、表面防護層的厚度經(jīng)反復試驗調整，有效降低了日照時的表面溫度。紅外涂覆板根據(jù)實際裝備模擬使用要求，可進行一塊、兩塊或多塊拼接或特定形狀定制，通過調整功率控制器的輸出功率，可控制紅外涂覆板的溫度、與環(huán)境溫差，產(chǎn)生與實際目標紅外熱源部位相似的紅外特征。偽裝背景提供與真實目標相似的背景，提高視覺上的示假效果。本實用新型的有益效果是提供一種有線、無線遙控，操作簡便，溫度控制精度達到rc，能在多氣象條件下工作，模擬多種目標紅外熱源特征的紅外假目標系統(tǒng)。

圖I是本實用新型的系統(tǒng)示意圖。圖2是圖I中功率控制器2的原理框圖。圖3是圖2中功率控制單元25的電原理圖。
具體實施方式
以下結合實施例并對照附圖對本實用新型進行詳細說明。參見圖I至圖3，一種遠程可調控紅外發(fā)生裝置，包括電池組I、功率控制器2、紅外涂覆板3、無線遙控器4和偽裝背景5，其特征在于，電池組I、環(huán)境溫度傳感器22、紅外涂覆板溫度傳感器23、紅外涂覆板3均與功率控制器2連接，功率控制器2與無線遙控器4通過無線電信號連接，偽裝背景5放置于紅外涂覆板3下方。所述功率控制器I包括微處理器24以及與微處理器24連接的無線收發(fā)模塊21、環(huán)境溫度傳感器22、數(shù)碼管顯示器26、功率控制單元25、紅外涂覆板溫度傳感器23、功能接健27，無線收發(fā)模塊21的串行外設接口 SPI連接到微處理器24的串行外設接口 SPI，環(huán)境溫度傳感器22、紅外涂覆板溫度傳感器23通過單個連接線接到微處理器24獨立的輸入輸出IO 口，功率控制單元25、數(shù)碼管顯示器26、功能按鍵27通過印刷電路板及相應接插件連接到微處理器24獨立的輸入輸出IO 口。所述功率控制單元25是基準電壓Vkef連接運算放大器Al的同相輸入端+，功率控制器輸出到紅外涂覆板&的電壓V。經(jīng)取樣電路Rl、R2分壓到反饋電壓VF，反饋電壓Vf連接運算放大器Al的反相輸入端-;運算放大器Al輸出的閾值電壓Vp連接電壓比較器A2的同相輸入端+ ;微處理器產(chǎn)生脈沖寬度調制PWM信號Vs連接電壓比較器A2的反相輸入端-;信號\和閾值電壓Vp經(jīng)過電壓比較器A2后得到的控制信號V。連接驅動芯片Ul的輸入端，控制信號V。經(jīng)過驅動芯片Ul后輸出的驅動信號Vd連接場效應管Ql和場效應管Q2。實施例[0033]本實用新型的裝置包括電池組I、功率控制器2、無線遙控器4、紅外涂覆板3和偽裝背景5。電池組I、環(huán)境溫度傳感器22、紅外涂覆板溫度傳感器23、紅外涂覆板3均與功率控制器2連接，功率控制器2與無線遙控器4通過無線電信號連接，偽裝背景5放置于紅外涂覆板3下方。環(huán)境溫度傳感器22和紅外涂覆板溫度傳感器23均為高精度溫度傳感器DS1820，環(huán)境溫度傳感器22，裝在功率控制器2的殼壁上，采用單線與處理器IO接口相連，用于檢測紅外假目標所處的環(huán)境溫度，并以此環(huán)境溫度作參考，與紅外涂覆板3的溫度相比較，達到調節(jié)輸出功率，以滿足預設的輸出效果；紅外涂覆板溫度傳感器23，安裝在紅外涂覆板3中心，采用單線與處理器的IO腳相連。DS1820是Dallas公司生產(chǎn)的單總線數(shù)字溫度傳感器，它不僅能直接輸出串行數(shù)字信號，而且具有微型化、低功耗、高性能、易于微處理器連接和抗干擾能力強等優(yōu)點。DS18B20數(shù)字溫度傳感器對于實測的溫度提供了 9 12位的數(shù)據(jù) 和報警溫度寄存器，它的測溫范圍為-55°C +125°C，其中在-10°C +85°C的范圍內(nèi)的測量精度為±0. 5°C。功率控制器2的原理框圖見圖2 :無線收發(fā)模塊21連接到微處理器24串行外設接口(SPI)，環(huán)境溫度傳感器22、紅外涂覆板溫度傳感器23、功率控制單元25、數(shù)碼管顯示器26、功能按鍵接到微處理器IO 口。環(huán)境溫度傳感器22與紅外涂覆板溫度傳感器23的溫度差和用戶通過功能按鍵27預設的工作參數(shù)經(jīng)微處理器24及其配套電路處理產(chǎn)生穩(wěn)定的基準電壓(VKEF)，Vkef接到運算放大器Al的同相輸入端( + );功率控制器2輸出到紅外涂覆板3 (圖3中用電阻&表示)的電壓(V。)經(jīng)取樣電路(電阻Rl，R2分壓)得到反饋電壓VF，Vf接到運算放大器Al的反相輸入端(_) ;VEEF與Vf經(jīng)過運算放大器Al差分放大得到電壓比較器A2的閾值電壓VP，Vp接到電壓比較器A2的同相輸入端(+ );微處理器24根據(jù)用戶功能按鍵27預設的工作參數(shù)產(chǎn)生脈沖寬度調制(PWM)信號\，Vs接到電壓比較器A2的反相輸入端(_) ；VS與閾值電壓Vp經(jīng)過電壓比較器A2后產(chǎn)生場效應管Ql和Q2的控制信號\，Vc接到驅動芯片Ul的輸入端，Vc經(jīng)過驅動芯片Ul后輸出的驅動信號Vd直接控制Ql和Q2的通斷。當V。升高時，反饋電壓Vf隨之增大，與基準電壓Vkef之間的差值減小，因而運算放大器Al的輸出電壓Vp減小，經(jīng)電壓比較器使Vc的高電平變小，Vd占空比變小，因此輸出電壓V。隨之減小，調節(jié)的結果令V?；颈３址€(wěn)定；當V。減小時，與上述變化過程相反。功率控制器2的軟件采用模塊化程序設計，根據(jù)功率控制器2功能要求，將應用軟件分為4個功能模塊人機接口模塊、功率輸出控制模塊、溫度采集模塊和無線接收模塊。人機接口模塊由操作按鍵鍵入模塊和數(shù)碼管顯示模塊組成，用戶通過功能按鍵實現(xiàn)設備定時啟動、使用時間、輸出強度等設置功能和狀態(tài)顯示，數(shù)碼管顯示器主要顯示當前環(huán)境的溫度、紅外涂覆板3溫度、剩余工作時間、啟動輸出時間和加熱速度等。開機時，默認的顯示界面是紅外涂覆板3與背景的溫度差，通過按鍵可以對功率控制器2的參數(shù)進行查看與設置。功率輸出控制模塊根據(jù)設置的參數(shù)和自動檢測的溫度控制電源的通斷時間，達到自動調整輸出功率的大小，延長電池工作時間的目的和輸出過流保護功能。溫度采集模塊每隔3秒采集一次環(huán)境溫度和紅外涂覆板3的溫度。[0043]當環(huán)境溫度與紅外涂覆板3溫度差別大于15°C時，功率控制器2的處理器將控制電源功率控制單元以速度檔低檔進行功率輸出，當環(huán)境溫度與紅外涂覆板3溫度差別小于15°C時，微處理器24將控制電源功率控制單元以速度檔高檔進行功率輸出。無線收發(fā)模塊采用Nordic公司的nRF905芯片。nRF905為極低功率的單片的UHF無線收發(fā)器，電路可以設定工作在433、868和915MHz的ISM頻段?？删幊炭刂苙RF905的數(shù)據(jù)傳輸率，最高可達100kbps。nRF905的輸出功率可通過編程控制，最大支持+IOdBm,其接收靈敏度能達到-IOOdBm,當外接功率放大器放大至+30dBm時,在空曠環(huán)境下通信距離可達2. 5公里。功率控制器2通過內(nèi)置PIC16F877A處理器的串行外設接口(SPI)與無線收發(fā)模塊nRF905通信，進行參數(shù)設置和數(shù)據(jù)收發(fā)。nRF905接收或輸出的射頻(RF)信號經(jīng)天線匹 配網(wǎng)絡與收發(fā)天線耦合，收發(fā)天線完成電磁波的空中傳輸。無線遙控器4用于遠程遙控設置功率控制器參數(shù)，與功率控制器2相比，無線遙控器4僅包含微處理器24、無線收發(fā)模塊21、數(shù)碼管顯示器26、功能按鍵27部分。功率控制器2和無線遙控器4的通信是通過控制各自的無線模塊來完成的。功率控制器2通過設置定時器每隔10秒向對應的無線遙控器4 (與其ID號相同的無線遙控器)發(fā)送其所有的參數(shù)，發(fā)送完就立即使無線模塊工作于接收模式，等待接收無線遙控器4的指令。當接收到無線遙控器4的參數(shù)更改指令時，功率控制器4對自身的參數(shù)進行更改，并向無線遙控器4發(fā)送確認指令。陰雨天條件下，本實用新型采用2塊紅外涂覆板，SPOl溫度46. 2°C，SP02溫度46. (TC;睛天條件下，本實用新型采用I塊紅外涂覆板，SPOl溫度51. 1°C，SP02溫度51. 9°C；在夜晚條件下，2塊紅外涂覆板，SPOl溫度49. 6 0C，SP02溫度50. 5 °C。此實施例通過一系列的措施實現(xiàn)了對紅外假目標溫度的精確控制，實現(xiàn)了對真實目標熱源特征的高精度模擬，與常規(guī)紅外目標模擬方法相比，溫度誤差控制在l°c以內(nèi)。本系統(tǒng)操作簡單，使用方便，可廣泛應用于模擬訓練，車輛、飛行器等真實目標的紅外熱源特征模擬。以上結合附圖對本實用新型的具體實施方式
作了說明，但這些說明不能被理解為限制了本實用新型的范圍，本實用新型的保護范圍由隨附的權利要求書限定，任何在本實用新型權利要求基礎上的改動都是本實用新型的保護范圍。
權利要求1.一種遠程可調控紅外發(fā)生裝置，包括電池組(I)、功率控制器(2)、環(huán)境溫度傳感器(22)、紅外涂覆板溫度傳感器(23)、紅外涂覆板(3)、無線遙控器(4)和偽裝背景(5)，其特征在于電池組(I)、環(huán)境溫度傳感器(22 )、紅外涂覆板溫度傳感器(23 )、紅外涂覆板(3 )均與功率控制器(2)連接，功率控制器(2)與無線遙控器(4)通過無線電信號連接，偽裝背景(5 )放置于紅外涂覆板(3 )下方。
2.根據(jù)權利要求I所述的裝置，其特征在于，所述功率控制器(I)包括微處理器(24)以及與微處理器(24)連接的無線收發(fā)模塊(21)、環(huán)境溫度傳感器(22)、數(shù)碼管顯示器(26)、功率控制單元(25)、紅外涂覆板溫度傳感器(23)、功能接健(27)，無線收發(fā)模塊(21)的串行外設接口 SPI連接到微處理器(24)的串行外設接口 SPI，環(huán)境溫度傳感器(22)、紅外涂覆板溫度傳感器(23)通過單個連接線接到微處理器(24)獨立的輸入輸出IO 口，功率控制單元(25)、數(shù)碼管顯示器(26)、功能按鍵(27)通過印刷電路板及相應接插件連接到微處理器(24)獨立的輸入輸出IO 口。
3.根據(jù)權利要求2所述的裝置，其特征在于，所述功率控制單元(25)是基準電壓Vkep連接運算放大器Al的同相輸入端，功率控制器輸出到紅外涂覆板&的電壓V0經(jīng)取樣電路Rl、R2分壓得到反饋電SVf ,反饋電壓Vf連接運算放大器Al的反相輸入端；運算放大器Al輸出的閾值電壓Vp連接電壓比較器A2的同相輸入端；微處理器產(chǎn)生脈沖寬度調制PWM信號V連接電壓比較器A2的反相輸入端；信號Vs和閾值電壓Vp經(jīng)過電壓比較器A2后得到的控制信號Ve連接驅動芯片Ul的輸入端，控制信號Ve經(jīng)過驅動芯片Ul后輸出的驅動信號V11連接場效應管Ql和場效應管Q2。
專利摘要本實用新型公開了一種遠程可調控的紅外發(fā)生裝置，電池組、環(huán)境溫度傳感器、紅外涂覆板溫度傳感器、紅外涂覆板均與功率控制器連接，功率控制器與無線遙控器通過無線電信號連接，偽裝背景放置于紅外涂覆板下方。本裝置的溫度控制精度達到1℃，能在多氣象條件下工作，模擬多種目標紅外熱源特征。本系統(tǒng)操作簡單，使用方便，可廣泛應用于模擬訓練，車輛、飛行器等真實目標的紅外熱源特征模擬。
文檔編號G08C23/04GK202472927SQ201120481409
公開日2012年10月3日 申請日期2011年11月28日 優(yōu)先權日2011年11月28日
發(fā)明者盧向華, 徐建斌, 李勇, 舒麗華, 蔡錦華 申請人:江西聯(lián)創(chuàng)精密機電有限公司