CN102671720B - 红外成像器热障试验装置 - Google Patents

Abstract

一种红外成像器热障试验装置，包括温箱，温箱内腔设置有隔热层，隔热层将温箱隔离为低温区和高温区。隔热层壁面上设置有整流罩夹具，用于固定红外成像器中的光学整流罩；低温区内腔中设置有红外成像器安装架，用于固定红外成像器中除光学整流罩之外的部件。高温区一侧的温箱箱壁上设置有与整流罩夹具位置对应的观测窗，作为红外成像器的摄像通道。本红外成像器热障试验装置利用温箱的高温区和低温区，模拟光学整流罩外表面和红外成像器舱内的不同温度，来验证红外成像器在热障条件下成像质量的衰减特性，可保证试验过程中光学整流罩温度恒定，试验数据准确，且不存在烫伤风险，操作安全。

Description

红外成像器热障试验装置

技术领域

本发明涉及红外成像器试验设备，具体地指一种红外成像器热障试验装置。

背景技术

红外成像器在高速飞行过程中，由于受到大气的气动加热影响，光学整流罩自身将产生红外辐射，光学整流罩的热杂波进入视场对成像质量造成衰减特性，降低成像系统的信噪比，使成像模糊，严重时甚至形成热障效应无法成像。

为验证热障效应对红外成像器成像质量的衰减特性，通常采用的验证方法有两种：一种是采用风洞试验，一种是采用单温温箱加热。风洞试验方法一般是利用电弧风洞模拟光学整流罩高速飞行过程中的温度条件和动压条件，将光学整流罩放置在稳定的流场中工作，利用热成像系统透过高速流场中的光学整流罩成像，能够有效验证高速条件下的气动加热、加载对光学整流罩的作用，但风洞试验方法费用较高，且一般需要外协，不利于试验的频繁开展。采用单温温箱加热方法是将光学整流罩单独放在高温箱内加热到设定的温度并保持一定的时间后，将其置于红外成像器前端进行成像试验。由于加热后的光学整流罩温度高达100℃以上，操作时存在将操作人员烫伤的安全隐患。此外，将光学整流罩从高温箱取出并置于红外成像器前端的过程中，光学整流罩的温度将发生变化，即试验过程光学整流罩的温度不可控，无法获得准确的试验数据。因此，上述两种试验方法均无法满足红外成像器热障试验需要。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种试验数据准确、操作安全的红外成像器热障试验装置。

为实现上述目的，本发明所设计的红外成像器热障试验装置，包括温箱，所述温箱内腔设置有隔热层，所述隔热层将温箱隔离为低温区和高温区。所述隔热层壁面上设置有整流罩夹具，用于固定红外成像器中的光学整流罩，所述低温区内腔中设置有红外成像器安装架，用于固定红外成像器中除光学整流罩之外的部件。所述高温区一侧的温箱箱壁上设置有与整流罩夹具位置对应的观测窗，作为红外成像器的摄像通道。

进一步地，为了将光学整流罩稳固地定位，所述整流罩夹具包括安装在隔热层壁面上的夹具筒体，所述夹具筒体靠近高温区的一端连接有夹具外圈和夹具内圈。所述夹具外圈用于嵌置光学整流罩；所述夹具内圈嵌套在夹具外圈中用于抵住光学整流罩。所述夹具筒体靠近高温区的一端内壁上设置有与夹具内圈抵接的锁紧螺圈。

更进一步地，所述观测窗包括安装在温箱箱壁上的观测筒体，所述观测筒体靠近高温区的一端连接有镜片固定圈，所述镜片固定圈中嵌置有观测镜片。所述观测窗靠近高温区的一端与光学整流罩外表面之间的距离为10~20mm。

本发明的优点在于：所设计的红外成像器热障试验装置利用温箱的高温区和低温区，模拟光学整流罩外表面和红外成像器舱内的不同温度，来验证红外成像器在热障条件下成像质量的衰减特性，可保证试验过程中光学整流罩温度恒定，试验数据准确，且不存在烫伤风险，操作安全。

附图说明

图1为一种红外成像器热障试验装置的结构示意图。

图2为图1中整流罩夹具的结构示意图。

图3为图1中观测窗的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述。

如图1所示，本发明的红外成像器热障试验装置，包括温箱1，温箱1内腔设置有隔热层7，隔热层7将温箱1隔离为低温区6和高温区4，低温区6和高温区4分别设置有温度控制器3。为保证高温区4的升温速率满足要求，可将高温区4的空间尽量减小。具体地，高温区4与低温区6深度的高度均为900mm，高温区4宽度为150mm，温度范围为10~300℃，升温速率不小于10℃/min；低温区6宽度为1000mm，温度范围-50~100℃。

隔热层7壁面上设置有整流罩夹具2，用于固定红外成像器8中的光学整流罩10；低温区6内腔中设置有红外成像器安装架5，用于固定红外成像器8中除光学整流罩10之外的部件。高温区4一侧的温箱1箱壁上设置有与整流罩夹具2位置对应的观测窗9，作为红外成像器8的摄像通道。高温区4内腔中设置有温度传感器，用于对光学整流罩10外表面进行测温。

整流罩夹具2包括通过螺栓固定在隔热层7壁面上的夹具筒体2a，夹具筒体2a的内腔呈锥台形，其靠近低温区6的一端开口大于靠近高温区4的一端开口，这样结构简单可靠，既便于光学整流罩10的安装固定，有利于红外成像器8清晰成像。夹具筒体2a的材质为聚四氟乙烯，其靠近高温区4的一端连接有夹具外圈2b和夹具内圈2c。夹具外圈2b的材质为聚酰亚胺，用于嵌置光学整流罩10，夹具内圈2c嵌套在夹具外圈2b中用于抵住光学整流罩10。夹具筒体2a靠近高温区4的一端内壁上设置有与夹具内圈2c抵接的锁紧螺圈2d。夹具内圈2c和锁紧螺圈2d的材质均为硬铝。整流罩夹具2的结构如图2所示。

观测窗9包括通过螺栓固定在温箱1箱壁上的聚四氟乙烯材质的观测筒体9a，观测筒体9a靠近高温区4的一端连接有镜片固定圈9b，镜片固定圈9b中嵌置有氟化镁涂层的观测镜片9c。为保证红外成像器8的入瞳和通光孔径不受遮挡，观测窗9靠近高温区4的一端与光学整流罩10外表面之间优选的距离为10~20mm，最好是10~15mm。观测窗9的结构如图3所示。

温箱1的底部设置有加热器11和冷凝器12，用于控制高温区4和低温区6的温度升高或下降，温度控制器3控制高温区4和低温区6处于设定的温度。高温区4对光学整流罩10的外表面进行加热，模拟气动加热现象，低温区6存放除光学整流罩10之外的红外成像器8，模拟红外成像器8舱内温度环境，高温区4和低温区6同时工作，即可进行红外成像器8的热障试验。

Claims (8)

1.一种红外成像器热障试验装置，包括温箱（1），其特征在于：所述温箱（1）内腔设置有隔热层（7），所述隔热层（7）将温箱（1）隔离为低温区（6）和高温区（4）；所述隔热层（7）壁面上设置有整流罩夹具（2），用于固定红外成像器（8）中的光学整流罩（10）；所述低温区（6）内腔中设置有红外成像器安装架（5），用于固定红外成像器（8）中除光学整流罩（10）之外的部件；所述高温区（4）一侧的温箱（1）箱壁上设置有与整流罩夹具（2）位置对应的观测窗（9），作为红外成像器（8）的摄像通道；所述观测窗（9）靠近高温区（4）的一端与光学整流罩（10）外表面之间的距离为10～20mm。

2.根据权利要求1所述的红外成像器热障试验装置，其特征在于：所述整流罩夹具（2）包括安装在隔热层（7）壁面上的夹具筒体（2a），所述夹具筒体（2a）靠近高温区（4）的一端连接有夹具外圈（2b）和夹具内圈（2c），所述夹具外圈（2b）用于嵌置光学整流罩（10），所述夹具内圈（2c）嵌套在夹具外圈（2b）中用于抵住光学整流罩（10），所述夹具筒体（2a）靠近高温区（4）的一端内壁上设置有与夹具内圈（2c）抵接的锁紧螺圈（2d）。

3.根据权利要求2所述的红外成像器热障试验装置，其特征在于：所述夹具筒体（2a）的内腔呈锥台形，其靠近低温区（6）的一端开口大于靠近高温区（4）的一端开口。

4.根据权利要求1或2或3所述的红外成像器热障试验装置，其特征在于：所述观测窗（9）包括安装在温箱（1）箱壁上的观测筒体（9a），所述观测筒体（9a）靠近高温区（4）的一端连接有镜片固定圈（9b），所述镜片固定圈（9b）中嵌置有观测镜片（9c）。

5.根据权利要求1或2或3所述的红外成像器热障试验装置，其特征在于：所述低温区（6）和高温区（4）分别设置有温度控制器（3）。

6.根据权利要求4所述的红外成像器热障试验装置，其特征在于：所述低温区（6）和高温区（4）分别设置有温度控制器（3）。

7.根据权利要求1或2或3所述的红外成像器热障试验装置，其特征在于：所述温箱（1）的底部设置有加热器（11）和冷凝器（12）。

8.根据权利要求1或2或3所述的红外成像器热障试验装置，其特征在于：所述高温区（4）内腔中设置有温度传感器，用于对光学整流罩（10）外表面进行测温。

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