CN103575402A - 非制冷红外探测器相对光谱响应温度特性测试装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种非制冷红外探测器相对光谱响应温度特性测量装置，包括：红外光源、第一聚焦光学系统、单色仪、第二聚焦光学系统、红外光纤束、变温真空箱、信号放大模块、数据采集系统和控制器。本发明的非制冷红外探测器相对光谱响应温度特性测量装置既避免了当单色光照射到被测红外探测器上，当周围温度升高或降低时非制冷红外探测器表面会结霜和产生水汽，也避免了单色光直接打入到变温真空箱中观察窗口透过率和外界对单色光的干扰，测量装置性能稳定、结构紧凑、使用方便，测试准确度高。

Description

非制冷红外探测器相对光谱响应温度特性测试装置及方法

技术领域

本发明涉及测试技术领域，特别涉及一种非制冷红外探测器相对光谱响应温度特性测试装置，还涉及一种非制冷红外探测器相对光谱响应温度特性测试方法。

背景技术

目前，对非制冷红外探测器相对光谱响应的测量主要采用替代法，采用替代法的测量装置分为以下两种方案：

方案一如图1所示，红外光源11经聚焦光学系统12输出宽带红外光，宽带红外光经过单色仪13的输出口直接打入到温控箱14的红外窗口上，由控温箱内的标准探测器15或被测探测器16接收，温控箱14内还包括精密位移台17和控温箱18。标准探测器15或被测探测器16的输出信号经过信号放大模块19放大后送入数据采集系统101，数据采集系统101将采集到的数据传送到控制器102，控制器102控制单色仪13输出波长的改变。测量时先将标准探测器15置于单色辐射下进行校准，然后移去标准探测器15，并将被测探测器16装在相同的位置上进行测试。测量时通过改变控温箱的温度测量不同温度下的相对光谱响应。

方案二如图2所示，宽带红外光经过单色仪13的输出，由标准探测器15或被测探测器16直接接收。被测探测器16放在电子制冷器27上，标准探测器15或被测探测器16的输出信号经过信号放大模块19放大后送入数据采集系统101。控制器102控制单色仪13输出波长的改变。测量时先将标准探测器15置于单色辐射下进行校准，然后移去标准探测器15，并将被测探测器16装在相同的位置上进行测试。测量时控制器102通过改变电子制冷器27的温度来测量不周温度下的相对光谱响应。

采用上述两种方案，当单色光照射到被测探测器面上时，当周围温度升高或降低时非制冷红外探测器表面会结霜和产生水汽，从而影响测试效果和准确度。

发明内容

本发明提出一种非制冷红外探测器相对光谱响应温度特性测试装置及方法，解决了现有技术中当周围温度升高或降低时非制冷红外探测器表面会结霜和产生水汽，从而影响测试效果和准确度的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种非制冷红外探测器相对光谱响应温度特性测量装置，包括：红外光源、第一聚焦光学系统、单色仪、第二聚焦光学系统、红外光纤束、变温真空箱、信号放大模块、数据采集系统和控制器；

红外光源经第一聚焦光学系统输出宽带红外光，宽带红外光经单色仪的输出口入射到第二聚焦光学系统，第二聚焦光学系统将单色光汇聚到红外光纤束一端中，红外光纤束另一端固定在变温真空箱内，通过红外光纤束将单色光引入到变温真空箱中；

变温真空箱包括真空系统和控温系统，内部设置有标准探测器、被测探测器、精密位移台，标准探测器或被测探测器固定在精密位移台上，接收红外光纤束引入的单色光，标准探测器或被测探测器的输出信号经过信号放大模块放大后送入数据采集系统，数据采集系统将采集到的数据传送到控制器，控制器控制单色仪输出波长的改变。

可选地，所述红外光源为硅碳棒。

可选地，所述标准探测器为热释电探测器。

可选地，所述红外光纤束包括19根硫系玻璃光纤。

可选地，每根光纤直径为100μm。

可选地，所述精密位移台为三维位移台。

可选地，所述变温真空箱的极限真空为1×10^-4Pa，温度范围-60℃～+160℃。

本发明还提供了一种非制冷红外探测器相对光谱响应温度特性测量方法，适用于上述的测量装置，包括以下步骤：

步骤(a)，通过固定在变温真空箱中的红外光纤束将单色光引入到变温真空箱中；

步骤(b)，在常温下，先将标准探测器置于变温真空箱中红外光纤束的出口进行校准；

步骤(c)，通过精密位移台移去标准探测器，并将被测探测器移到相同的位置上；

步骤(d)，通过真空泵将变温真空箱抽真空后，再将变温真空箱设置在不同的温度下，等温度稳定后，进行不同温度下的非制冷红外探测器相对光谱响应测量。

本发明的有益效果是：

(1)避免了当单色光照射到被测红外探测器上，当周围温度升高或降低时非制冷红外探测器表面会结霜和产生水汽；

(2)避免了单色光直接打入到变温真空箱中观察窗口透过率和外界对单色光的干扰；

(3)测量装置性能稳定、结构紧凑、使用方便，测试准确度高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有的非制冷红外探测器相对光谱响应温度特性的测量装置方案一的原理图；

图2为现有的非制冷红外探测器相对光谱响应温度特性的测量装置方案二的原理图；

图3为本发明的非制冷红外探测器相对光谱响应温度特性的测量装置的原理图；

图4为本发明的非制冷红外探测器相对光谱响应温度特性的测量方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

现有的对非制冷红外探测器相对光谱响应的测量方法，当单色光照射到被测探测器面上时，当周围温度升高或降低时非制冷红外探测器表面会结霜和产生水汽，从而影响测试效果和准确度。针对以上问题，本发明提出了一种非制冷红外探测器相对光谱响应温度特性测量装置及方法，单色仪的输出口，采用聚焦光学系统将单色光汇聚到红外光纤束中，再通过红外光纤束将单色光引入到变温真空箱中，通过替代法测量被测非制冷红外探测器，既避免当单色光照射到被测红外探测器上，当周围温度升高或降低时非制冷红外探测器表面会结霜和产生水汽，也避免了单色光直接打入到变温真空箱中，观察窗口透过率和外界对单色光的干扰。

图3所示，本发明的非制冷红外探测器相对光谱响应温度特性测量装置包括红外光源31、第一聚焦光学系统32、单色仪33、第二聚焦光学系统303、红外光纤束304、变温真空箱305、信号放大模块39、数据采集系统301和控制器302。

红外光源31经第一聚焦光学系统32输出宽带红外光，宽带红外光经单色仪33的输出口入射到第二聚焦光学系统303，第二聚焦光学系统303将单色光汇聚到红外光纤束304一端中，红外光纤束304另一端固定在变温真空箱305内，通过红外光纤束304将单色光引入到变温真空箱305中；变温真空箱305包括真空系统和控温系统38，内部设置有标准探测器35、被测探测器36、精密位移台37，标准探测器35或被测探测器36固定在精密位移台37上，接收红外光纤束304引入的单色光，标准探测器35或被测探测器36的输出信号经过信号放大模块39放大后送入数据采集系统301，数据采集系统301将采集到的数据传送到控制器302，控制器302控制单色仪33输出波长的改变。

优选地，红外光源31采用硅碳棒，变温真空箱305容积为：Φ1200mm*1000mm，极限真空可达1×10^-4Pa，温度范围-60℃～+160℃内可以任意调整，标准探测器35采用热释电探测器，红外光纤束304采用19根硫系玻璃光纤组成，每根光纤直径为100μm，精密位移台37为三维位移台。

本发明的非制冷红外探测器相对光谱响应温度特性测量装置可以测量的非制冷红外探测器相对光谱响应温度特性的波长范围为：1μm～10μm，温度范围：-60℃～+60℃。

本发明还提供了一种非制冷红外探测器相对光谱响应温度特性测量方法，适用于上述测量装置，如图4所示，包括以下步骤：

步骤(a)，通过固定在变温真空箱中的红外光纤束将单色光引入到变温真空箱中；

步骤(b)，在常温下，先将标准探测器置于变温真空箱中红外光纤束的出口进行校准；

步骤(c)，通过精密位移台移去标准探测器，并将被测探测器移到相同的位置上；

步骤(d)，通过真空泵将变温真空箱抽真空后，再将变温真空箱设置在不同的温度下，等温度稳定后，进行不同温度下的非制冷红外探测器相对光谱响应测量。

本发明的非制冷红外探测器相对光谱响应温度特性测量装置及方法，既避免了当单色光照射到被测红外探测器上，当周围温度升高或降低时非制冷红外探测器表面会结霜和产生水汽，也避免了单色光直接打入到变温真空箱中观察窗口透过率和外界对单色光的干扰，测量装置性能稳定、结构紧凑、使用方便，测试准确度高。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种非制冷红外探测器相对光谱响应温度特性测量装置，其特征在于，包括：红外光源、第一聚焦光学系统、单色仪、第二聚焦光学系统、红外光纤束、变温真空箱、信号放大模块、数据采集系统和控制器；

红外光源经第一聚焦光学系统输出宽带红外光，宽带红外光经单色仪的输出口入射到第二聚焦光学系统，第二聚焦光学系统将单色光汇聚到红外光纤束一端中，红外光纤束另一端固定在变温真空箱内，通过红外光纤束将单色光引入到变温真空箱中；

变温真空箱包括真空系统和控温系统，内部设置有标准探测器、被测探测器、精密位移台，标准探测器或被测探测器固定在精密位移台上，接收红外光纤束引入的单色光，标准探测器或被测探测器的输出信号经过信号放大模块放大后送入数据采集系统，数据采集系统将采集到的数据传送到控制器，控制器控制单色仪输出波长的改变。

2.如权利要求1所述的非制冷红外探测器相对光谱响应温度特性测量装置，其特征在于，所述红外光源为硅碳棒。

3.如权利要求1所述的非制冷红外探测器相对光谱响应温度特性测量装置，其特征在于，所述标准探测器为热释电探测器。

4.如权利要求1所述的非制冷红外探测器相对光谱响应温度特性测量装置，其特征在于，所述红外光纤束包括19根硫系玻璃光纤。

5.如权利要求4所述的非制冷红外探测器相对光谱响应温度特性测量装置，其特征在于，每根光纤直径为100μm。

6.如权利要求1所述的非制冷红外探测器相对光谱响应温度特性测量装置，其特征在于，所述精密位移台为三维位移台。

7.如权利要求1所述的非制冷红外探测器相对光谱响应温度特性测量装置，其特征在于，所述变温真空箱的极限真空为1×10^-4Pa，温度范围-60℃～+160℃。

8.一种非制冷红外探测器相对光谱响应温度特性测量方法，适用于上述权利要求1至7任一项所述的测量装置，其特征在于，包括以下步骤：

步骤(a)，通过固定在变温真空箱中的红外光纤束将单色光引入到变温真空箱中；

步骤(b)，在常温下，先将标准探测器置于变温真空箱中红外光纤束的出口进行校准；

步骤(c)，通过精密位移台移去标准探测器，并将被测探测器移到相同的位置上；

步骤(d)，通过真空泵将变温真空箱抽真空后，再将变温真空箱设置在不同的温度下，等温度稳定后，进行不同温度下的非制冷红外探测器相对光谱响应测量。

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