CN103868679B - 一种红外光学遥感器杂散辐射测试装置 - Google Patents

Abstract

一种红外光学遥感器杂散辐射测试装置，该装置可分别测试红外光学遥感器的内杂散辐射和外杂散辐射，该装置既可适用于对面源探测的常温红外光学遥感器的杂散辐射测试，又可适用于对点源探测的低温红外光学遥感器测试，该测试设备功能一体化程度较高，可用于验证红外光学遥感器杂散辐射仿真分析结果，以保证红外遥感器的信噪比满足设计要求。

Description

一种红外光学遥感器杂散辐射测试装置

技术领域

本发明涉及一种红外光学遥感器杂散辐射测试装置，主要应用于航天光学遥感器的杂散辐射测试中。

背景技术

对于一个工作状态下的红外光学遥感相机，到达红外探测器阵列上的杂散辐射可分为两大类：一类是物空间视场以外的外杂散辐射，辐射源如太阳光和地气漫反射光；另一类是光机系统自身在内部产生的内杂散辐射，辐射源例如红外光学遥感器的结构组件、透镜、反射镜等元件表面等，这部分杂散辐射是由系统自身的温度、发生热辐射表面的发射率和面积等因素决定的。目前，红外光学遥感相机的杂散辐射的仿真分析和抑制结果存在分析结果不准确且无法验证的难题，无法保证红外光学遥感器的杂散辐射抑制效果，因此迫切需要研制对内、外杂散辐射均具有测试功能的测试装置，以验证红外光学遥感器杂散辐射仿真分析结果的可靠性，并保证红外遥感器的信噪比满足设计要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种红外光学遥感器杂散辐射测试装置，该装置不仅可以对红外光学遥感器的外杂散辐射进行测试，而且可以对红外光学遥感器的内杂散辐射进行测试。该装置集两种测试功能于一身，可测试普通对面源成像的红外光学遥感器或者对点探测的低温红外光学遥感器的杂散辐射。

本发明的技术解决方案是：一种红外光学遥感器杂散辐射测试装置，包括闸门阀（2）、挡光板（3）、制冷器（4）、准直反射镜（5）、真空仓（6）、离轴抛物反射镜（7）、折转镜（8）、第一光束整形装置（9）、光学平台（10）、光源（11）、第二光束整形装置（12）、二维转台（13）和辐照度计（14）；被测装置（1）由闸门阀（2）连接在真空仓（6）上，挡光板（3）、制冷器（4）、准直反射镜（5）、离轴抛物反射镜（7）、折转镜（8）均位于真空仓（6）中，被测装置（1）和真空仓（6）、第一光束整形装置（9）、第二光束整形装置（12）、光源（11）位于光学平台（10）上，准直反射镜（5）位于二维转台（13）上；所述被测装置（1）为一个红外光学遥感器的光机镜头组件，该组件的焦平面处放置辐照度计（14）;

测试过程中整个测试装置需放置在黑室（15）内,在测试内部杂散辐射时，将制冷器（4）移动至被测装置（1）的视场以内；当测试被测装置（1）的外杂散辐射时，制冷器（4）位于被测装置（1）的有效测试光路之外，其作用为对真空仓（6）的仓体内部进行制冷；当测试被测装置（1）内部杂散辐射时，制冷器（4）平移进入被测装置（1）的有效测试光路之内，对被测装置（1）制冷的同时遮挡进入被测装置（1）视场内的所有光线；且制冷器（4）需进行粗糙化处理，并镀上光谱吸收率高达0.85以上的吸收膜，使制冷器（4）表面对光具有强吸收性。

所述制冷器（4）采用液氮进行制冷，制冷温度达100K以下，且真空舱内为密闭不透光的黑色背景。

所述真空仓体（6）为圆柱体，横截面直径达1米以上。

所述闸门阀（2）的口径达0.5米以上。

所述准直反射镜（5）口径达0.5米以上，准直反射镜（5）的二维旋转范围是侧摆角达-90°～90°，俯仰角达-90°～90°。

所述的红外辐照度计（14）的测量波长为1～12μm，能够测量所有达到红外光学遥感器焦面处的辐照度，且其辐照度灵敏度高于红外光学遥感器本身的探测器。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

（1）本发明克服了目前对红外光学遥感器杂散辐射水平的分析无法通过测试进行验证的问题，综合考虑外杂散辐射和内杂散辐射两种因素的影响进行设计，该测试设备在测试外杂散辐射时剔除了内杂散辐射的影响，反之，测试内杂散辐射时也剔除了外杂散辐射的影响，有利于对杂散辐射分析和抑制设计提供精确的测试和验证。

（2）本发明可分别测试外杂散辐射和内杂散辐射，可用于对面源探测的常温红外光学遥感器或者对点源探测的低温红外光学遥感器的红外杂散辐射测试，该测试设备集多种功能于一身，一体化程度高，通用性较强。

附图说明

图1为本发明测试装置的剖面俯视图；

图2为本发明在进行内杂散辐射测试的工作原理图。

具体实施方式

本发明测试装置的整个工作过程在光学平台1上进行，如图1所示，包括闸门阀2、挡光板3、制冷器4、准直反射镜5、真空仓6、离轴抛物反射镜7、折转镜8、第一光束整形装置9、光学平台10、光源11、第二光束整形装置12、二维转台13和辐照度计14；被测装置1由闸门阀2连接在真空仓6上，挡光板3、制冷器4、准直反射镜5、离轴抛物反射镜7、折转镜8均位于真空仓6中，被测装置1和真空仓6、第一光束整形装置9第二光束整形装置12、光源11位于光学平台10上，准直反射镜5位于二维转台13上；所述被测装置1为一个红外光学遥感器的光机镜头组件，该组件的焦平面处放置辐照度计14。

测试过程中整个测试装置需放置在黑室15内。在测试内部杂散辐射时，将制冷器4移动至被测装置1的视场以内；当测试被测装置1的外杂散辐射时，制冷器4位于被测装置1的有效测试光路之外，其作用为对真空仓6的仓体内部进行制冷；当测试被测装置1内部杂散辐射时，制冷器4平移进入被测装置1的有效测试光路之内，其作用是在对被测装置1制冷的同时遮挡进入被测装置1视场内的所有光线；且制冷器4需进行粗糙化处理并镀高吸收膜，使其表面对光具有强吸收性。

在测试外杂散辐射时，本发明的具体实施方式如下：

光源通过准直反射镜5进行准直扩束后，入射到被测装置1的入瞳位置，该被测装置为一个对面源探测的常温红外光学遥感器，或者是一个对点源探测的低温红外光学遥感器。准直反射镜5放置于真空仓6中，真空仓6的开口处为闸门阀2，该闸门阀连接着被测装置1。

光源11、光束整形装置9以及光束整形装置12位于真空仓6的外面，液氮可以制冷器4中输入真空仓6内，使得整个真空仓处于低温条件下。光源11发出的光经过光束整形装置9和光束整形装置12进行准直扩束后，入射到真空仓6内的折转镜8上，该折转镜将光束反射到离轴抛物反射镜7上，该离轴抛物反射镜将入射进来的平行光束成像到其焦点位置处。该焦点位置位于挡光板3所开的小孔位置处，该小孔可作为挡光板上的消杂光光阑，以阻挡从其他结构表面所散射的杂散辐射。

光束通过离轴抛物反射镜7成中间像后，入射到准直反射镜5上，该准直反射镜5将光束准直后入射到被测装置1上。光束的离轴角通过旋转支撑着准直反射镜5的二维旋转台13来完成。

在杂散辐射测试过程中，必须保证被整个测试装置放置在一个黑室或者黑色封闭场景内，这样可避免较小的杂光信号淹没在被测装置1所接收的有效成像信号中。

在准直反射镜5反射的光束中，被测装置1可以接收来自挡光器3遮挡后的离轴平行光，当准直反射镜5旋转并移动时，该挡光器的形状和大小使得它必须可以阻挡照明光束中被测装置1的有效视场内的光束，挡光器3表面需镀一层高吸收的膜层，进行粗糙化处理后，该挡光器表面在可见谱段和红外谱段的漫反射率均小于1%。准直反射镜5的低散射对于本发明测试设备的性能非常重要，该准直反射镜表明须采用CO2干冰机进行清洁，且整个测试设备须位于清洁度较高试验室以内，以保证当真空仓6的仓门开启时，可减小对准直反射镜5反射表面的污染，另外，真空仓仓体的真空环境也会维持反射镜表面清洁度。

按照以上实施方式，即可满足入射的辐照度计14上的杂散辐射已经剔除了所有被测装置1自身杂散辐射的影响。

在测试内杂散辐射时，本发明的具体实施方式如下：

整个测试设备需放置在制冷后的黑室15内，如图2所示，在该测试设备的真空仓6内，制冷器4移动至被测装置1的有效视场范围内，并位于被测装置1的光束入口位置，该制冷器可以通过液氮对被测装置1进行制冷，制冷温度为被测装置的工作温度。且制冷器4表面镀有高吸收膜层，用来吸收所有可能入射到被测装置1有效视场的红外热辐射。

按照以上实施方式，即可剔除所有外部杂散辐射的作用，可保证辐照度计14上所测得的数据即为被测装置1自身在工作温度下所辐射的内杂散辐射。

当对被测装置进行外杂散辐射测试时，需要将制冷器4移动到真空仓6的仓体一侧，以保证其不遮挡任何进入被测装置1的光束。

本发明未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (6)

1.一种红外光学遥感器杂散辐射测试装置，其特征在于：包括闸门阀(2)、挡光板(3)、制冷器(4)、准直反射镜(5)、真空仓(6)、离轴抛物反射镜(7)、折转镜(8)、第一光束整形装置(9)、光学平台(10)、光源(11)、第二光束整形装置(12)、二维转台(13)和辐照度计(14)；被测装置(1)由闸门阀(2)连接在真空仓(6)上，挡光板(3)、制冷器(4)、准直反射镜(5)、离轴抛物反射镜(7)、折转镜(8)均位于真空仓(6)中，被测装置(1)和真空仓(6)、第一光束整形装置(9)、第二光束整形装置(12)、光源(11)位于光学平台(10)上，准直反射镜(5)位于二维转台(13)上；所述被测装置(1)为一个红外光学遥感器的光机镜头组件，该组件的焦平面处放置辐照度计(14)；

测试过程中整个测试装置需放置在黑室(15)内,在测试内部杂散辐射时，将制冷器(4)移动至被测装置(1)的视场以内；当测试被测装置(1)的外杂散辐射时，制冷器(4)位于被测装置(1)的有效测试光路之外，其作用为对真空仓(6)的仓体内部进行制冷；当测试被测装置(1)内部杂散辐射时，制冷器(4)平移进入被测装置(1)的有效测试光路之内，对被测装置(1)制冷的同时遮挡进入被测装置(1)视场内的所有光线；且制冷器(4)需进行粗糙化处理并镀上光谱吸收率高达0.85以上的吸收膜，使制冷器(4)表面对光具有强吸收性。

2.根据权利要求1所述的红外光学遥感器杂散辐射测试装置，其特征在于：所述制冷器(4)采用液氮进行制冷，制冷温度达100K以下，且真空舱内为密闭不透光的黑色背景。

3.根据权利要求1所述的红外光学遥感器杂散辐射测试装置，其特征在于：所述真空仓(6)为圆柱体，横截面直径达1米以上。

4.根据权利要求1所述的红外光学遥感器杂散辐射测试装置，其特征在于：所述闸门阀(2)的口径达0.5米以上。

5.根据权利要求1所述的红外光学遥感器杂散辐射测试装置，其特征在于：所述准直反射镜(5)口径达0.5米以上，准直反射镜(5)的二维旋转范围是侧摆角达-90°～90°，俯仰角达-90°～90°。

6.根据权利要求1所述的红外光学遥感器杂散辐射测试装置，其特征在于：所述的辐照度计(14)的测量波长为1～12μm，能够测量所有达到红外光学遥感器焦面处的辐照度，且其辐照度灵敏度高于红外光学遥感器本身的探测器。