CN104697640A - 一种不同环境湿度下热像仪响应度漂移的测量装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种不同环境湿度下热像仪响应度漂移的测量装置，包括：底座、测量舱、舱门、温度湿度控制面板、黑体、黑板、观察窗以及手动操作孔。根据本发明的不同环境湿度下热像仪响应度漂移的测量装置，能够模拟不同环境湿度进行热像仪响应度的测试，得到不同环境湿度下热像仪响应度的测量结果，从而发现热像仪响应度随环境湿度的变化规律，指导不同环境下热像仪响应度的变化规律的研究。
Description
技术领域
本发明涉及光学检测技术领域，特别是涉及一种不同环境湿度下热像仪响应度漂移的测量装置和方法。
背景技术
以下对本发明的相关技术背景进行说明，但这些说明并不一定构成本发明的现有技术。
红外热像仪的响应度是随着环境温度变化的，实验室环境下测量的结果往往需要用外场试验环境测量的数据进行修正。在很多情况下，红外测量设备的这种性能检测不能同时找到不同环境温度的外场情况，给试验结果带来偏差。因此需要通过实验室环境模拟装置模拟所有可能的地面野外环境下的温度，实现标定环境与外场测量环境一致，减少或消除环境温度的变化对测量结果的影响，满足辐射测量系统定标需求。国内外已经有专家做过热像仪响应度随环境温度变化的报导，然而，热像仪响应度随环境湿度是否变化的研究却非常少。
因此，现有技术中需要一种能够研究不同环境湿度下热像仪响应度是否发生变化的测量装置和方法的解决方案。
发明内容
本发明的目的在于提出一种能够能够研究不同环境湿度下热像仪响应度是否发生变化的技术方案。
根据本发明的一个方面，提出一种不同环境湿度下热像仪响应度漂移的测量装置。
根据本发明的不同环境湿度下热像仪响应度漂移的测量装置包括：底座、测量舱、舱门、温度湿度控制面板、黑体、黑板、观察窗以及手动操作孔，其中，底座固定地设置在测量舱的下方，用于固定测量舱，底座的上侧面位于测量舱的内部；测量舱为矩形框架，且固定地设置在底座的上侧面上；测量舱的前侧面设置有观察窗；测量舱前侧面的位于观察窗的下方设置有两个手动操作孔，每一个手动操作孔上设置有手套；温度湿度控制面板设置在测量舱的前侧面上；测量舱的左侧面和右侧面分别设置有舱门，热像仪通过舱门放入测量装置中；黑板放置在测量舱内，通过手动操作孔上的手套、利用黑板对热像仪进行非均匀校正；黑体固定地设置在底座上，并且位于测量舱的内部。
根据本发明的测量装置的一个优选的实施例，底座上设置有滑轨，热像仪能够在测量舱内部相对滑轨滑动。
根据本发明的测量装置的再一个优选的实施例，滑轨上设置有瞄准转台，瞄准转台的下端相对滑动地、且可拆卸地设置在滑轨上，瞄准转台的上端能够相对瞄准转台的下端在水平方向内进行转动；热像仪可拆卸地设置在瞄准转台的上端。
根据本发明的测量装置的又一个优选的实施例，滑轨上设置有操作平面，操作平面能够相对滑轨滑动，且操作平面与滑轨之间的垂直距离可以调节；瞄准转台相对转动地设置在操作平面上。
根据本发明的另一个方面，提出一种不同环境湿度下热像仪响应度漂移的测量方法。
根据本发明的不同环境湿度下热像仪响应度漂移的测量方法包括：S01.将被标定热像仪和黑体置于恒温环境下的测量舱中，打开测量装置预热；S02.用瞄准转台调整黑体在热像仪上的成像位置，使黑体的图像在热像仪镜头的中部；在滑轨上调节热像仪与黑体之间的距离，使得黑体在热像仪上的成像清晰；S03.在温度湿度控制面板上设定温度和湿度，将恒温环境下的测量舱的内部温度恒定在某一个温度值，调节测量舱的内部湿度为第一湿度值；预热至少一小时；S04.从手动操作孔伸进测量舱，用黑板挡住热像仪镜头进行非均匀校正，使得热像仪在测量前成像均匀；S05.分别将黑体的温度设置为不同的值，记录热像仪的响应度；测量不同黑体温度下热像仪响应度的过程中使用的积分时间相同；每次改变黑体温度后、进行热像仪响应度测量前，将测量设备预热至少一小时；S06.调节测量舱的内部湿度为第二湿度值，预热至少一小时；重复步骤S04-S05，记录热像仪的响应度；测量不同测量舱内部湿度下的热像仪响应度的过程中，使用的积分时间相同；S07.根据实际情况分别测定多个测量舱的内部湿度以及黑体温度下热像仪的响应度；根据测量舱内不同湿度以及不同黑体温度下的测量结果，计算不同环境湿度下热像仪的响应度标定曲线。
根据本发明的测量方法的一个优选的实施例，响应度包括灰度值和/或辐射亮度值。
根据本发明的不同环境湿度下热像仪响应度漂移的另一种测量方法包括：S01.将被标定热像仪和黑体置于恒温环境下的测量舱中，打开测量装置预热；S02.用瞄准转台调整黑体在热像仪上的成像位置，使黑体的图像在热像仪镜头的中部；在滑轨上调节热像仪与黑体之间的距离，使得黑体在热像仪上的成像清晰；S03.在温度湿度控制面板上设定温度和湿度，将恒温环境下的测量舱的内部温度恒定在某一个温度值，调节测量舱的内部湿度为第一湿度值；预热至少一小时；S04.从手动操作孔伸进测量舱，用黑板挡住热像仪镜头进行非均匀校正，使得热像仪在测量前成像均匀；S05.将黑体的温度设置为某一个值，记录热像仪的响应度；S06.调节测量舱的内部湿度为第二湿度值，预热至少一小时；重复步骤S04-S05，记录热像仪的响应度；测量不同测量舱内部湿度下的热像仪响应度的过程中，使用的积分时间相同；S07.根据实际情况分别测定多个测量舱的内部湿度以及黑体温度下热像仪的响应度；根据测量舱内不同湿度以及不同黑体温度下的测量结果，计算不同环境湿度下热像仪的响应度标定曲线。
根据本发明的测量方法的一个优选的实施例，响应度包括灰度值和/或辐射亮度值。
根据本发明的不同环境湿度下热像仪响应度漂移的测量装置，能够模拟不同环境湿度进行热像仪响应度的测试，得到不同环境湿度下热像仪响应度的测量结果，从而发现热像仪响应度随环境湿度的变化规律，指导不同环境下热像仪响应度的变化规律的研究。
附图说明
通过以下参照附图而提供的具体实施方式部分，本发明的特征和优点将变得更加容易理解，在附图中：
图1是示出根据本发明的不同环境湿度下热像仪响应度漂移的测量装置的示意图；
图2是示出根据本发明的不同环境湿度下热像仪响应度漂移的测量装置的内部结构示意图；
图3是示出根据本发明的不同环境湿度下热像仪响应度漂移的第一种测量方法示意图；
图4是示出根据本发明第一种测量方法得到的热像仪在不同环境湿度下的灰度值随黑体温度值的变化曲线示意图；
图5是示出根据本发明第一种测量方法得到的热像仪在不同环境湿度下的灰度值随黑体辐射亮度值的变化曲线示意图；
图6是示出根据本发明的不同环境湿度下热像仪响应度漂移的第二种测量方法示意图。
具体实施方式
下面参照附图对本发明的示例性实施方式进行详细描述。对示例性实施方式的描述仅仅是出于示范目的，而绝不是对本发明及其应用或用法的限制。
本发明的目的在于提出一种能够能够研究不同环境湿度下热像仪响应度是否发生变化的技术方案。
根据本发明的一个方面，提出一种不同环境湿度下热像仪响应度漂移的测量装置。
参见图1-2，根据本发明的红外相机在不同环境下的噪声等效温差NETD的测量装置，包括：底座101、测量舱102、舱门103、温度湿度控制面板104、黑体107、黑板108、观察窗105以及手动操作孔106。
底座101固定地设置在测量舱102的下方，用于固定测量舱102，底座101的上侧面位于测量舱102的内部。底座101与测量舱102之间密封设置，底座101与测量舱102之间可以通过形状配合进行密封设置；和/或底座101与测量舱102之间设置有密封元件，如密封垫等，通过密封元件实现底座101与测量舱102之间的密封设置。测量舱102为矩形框架，且固定地设置在底座101的上侧面上，优选地，测量舱102的内壁上可以设置有保温材料。
测量舱102的左侧面和右侧面分别设置有舱门103，热像仪111通过舱门103放入测量舱102中。测量舱102的左侧面和右侧面分别设置舱门103，有利于将热像仪111或黑体107等设备放入测量舱102内，避免测量舱102仅有一侧设置有舱门时操作人员必须爬进测量舱内才能安装热像仪111或黑体107等设备。
测量舱102的前侧面设置有两个手动操作孔106，每一个手动操作孔106上设置有手套，以便于操作者将双手伸入测量舱102内，利用黑板108对测量舱102内的热像仪111进行均匀化校正。测量舱102前侧面的位于两个手动操作孔106的上方设置有观察窗105，便于观察测量舱102内的手动操作以及观察测量舱102内的测量情况。温度湿度控制面板104设置在测量舱102的前侧面上，用于控制和调节测量舱102的温度和湿度。根据本发明的不同环境湿度下热像仪响应度漂移的测量装置，温度控制范围为：1℃～40℃，温度稳定度＜±0.5℃；相对湿度控制范围为：20％～80％，湿度波动度＜±3％。
黑体107固定地设置在底座101上，并且位于测量舱102的内部，优选地，黑体107固定地设置在底座101的靠近测量舱102的舱门103的位置。
热像仪111与黑体107之间的水平距离可以调节，热像仪111能够相对于黑体107运动，根据本发明的优选的实施例，底座101上设置有滑轨109，热像仪111能够在测量舱102的内部相对滑轨109滑动，从而调节热像仪111与黑体107之间的距离，使黑体107在热像仪111上的成像清晰。滑轨109从测量舱102的左侧面延伸至测量舱102的右侧面。
为了进一步增加热像仪111与黑体107之间的相对位置的可调节性，从而使黑体107在热像仪111中的图像位于热像仪111的镜头的中部，滑轨109与热像仪111之间设置有瞄准转台110。瞄准转台110的下端相对滑动地、且可拆卸地设置在滑轨109上，瞄准转台110的上端能够相对瞄准转台110的下端在水平方向内进行转动；热像仪111可拆卸地设置在瞄准转台110的上端。
进一步地，热像仪111与黑体107之间的垂直距离可以调节。热像仪111与黑体107之间的垂直距离可以借助设置在瞄准转台110上端与瞄准转台110下端之间的调节部件、通过调节部件调节瞄准转台110上端与瞄准转台110下端之间的垂直距离进而调整瞄准转台110上端的热像仪111与黑体107之间的垂直距离。热像仪111与黑体107之间的垂直距离也可以通过设置在滑轨109的操作平面(图中未示出)进行调节。操作平面能够相对滑轨109滑动，瞄准转台110相对转动地设置在操作平面上。操作平面与滑轨109之间设置有升降柱、螺纹升降杆、支杆机构或本领域技术人员熟知的其它升降方式实现操作平面与滑轨109之间垂直距离的调节。
根据本发明的另一个方面，提出一种不同环境湿度下热像仪响应度漂移的测量方法。
参见图3，根据本发明的不同环境湿度下热像仪响应度漂移的测量方法包括：
S01.将被标定热像仪和黑体置于恒温环境下的测量舱中，打开测量装置预热。
S02.用瞄准转台调整黑体与热像仪的相对位置，使黑体的图像在热像仪镜头的中部且成像清晰。
用瞄准转台调整黑体在热像仪上的成像位置，使黑体的图像在热像仪镜头的中部；在滑轨上调节热像仪与黑体之间的距离，使得黑体在热像仪上的成像清晰。
S03.将测量舱的内部温度恒定在某一个温度值，调节测量舱内部的环境湿度为第一湿度值，设定后预热至少一小时。
S04.用黑板对热像仪镜头进行非均匀校正。
从手动操作孔伸进测量舱，用黑板挡住热像仪镜头进行非均匀校正，使得热像仪在测量前成像均匀。
S05.分别将黑体的温度和/或辐射亮度设置为不同的值，记录热像仪的响应度。
测量不同的黑体温度值和/或辐射亮度值下热像仪响应度的过程中使用的积分时间相同；每次改变黑体温度和/或辐射亮度后、进行热像仪响应度测量前，将测量设备预热至少一小时。
S06.调节测量舱内部的环境湿度为第二湿度值，预热至少一小时；重复步骤S04-S05，记录热像仪的响应度。
测量不同测量舱内部湿度下的热像仪响应度的过程中，使用的积分时间相同。
S07.根据实际情况分别测定多个环境湿度以及黑体温度和/或辐射亮度下热像仪的响应度。
S08.根据测量舱内不同环境湿度以及不同黑体温度值和/或辐射亮度值下的测量结果，计算不同环境湿度下热像仪的响应度标定曲线。
参见图4，示出了根据本发明的测量方法中，热像仪在不同测量条件下输出的灰度值的变化曲线。该“不同测量条件”是指：测量舱内部温度为30℃，黑体温度分别为20℃、30℃、40℃、50℃，环境湿度分别为40％、60％、80％，积分时间为500μs，黑体与热像仪镜头距离920mm。本发明以灰度值作为热像仪的响应度指标对不同环境湿度下热像仪响应度漂移的测量方法进行示例性说明，但是本领域技术人员应该理解，热像仪的响应度指标包括但不限于灰度值。
从图4可知，随着环境湿度的不断增大，热像仪输出的灰度值随黑体温度值的变化曲线向灰度值减小的方向漂移，即相同的黑体温度条件下，环境湿度越大，热像仪输出的灰度值越小。
参见图5，示出了根据本发明的测量方法中，热像仪在不同测量条件下输出的灰度值的变化曲线。该“不同测量条件”是指：测量舱内部温度为30℃，黑体辐射亮度分别为3×10-4W/m2·sr、4.2×10-4W/m2·sr、6×10-4W/m2·sr、8.3×10-4W/m2·sr，环境湿度分别为40％、60％、80％，积分时间为500μs，黑体与热像仪镜头距离920mm。
从图5可知，随着环境湿度的不断增大，热像仪输出的灰度值随黑体辐射亮度值的变化曲线向灰度值减小的方向漂移，即相同的黑体辐射亮度条件下，环境湿度越大，热像仪输出的灰度值越小。
参见图6，根据本发明的不同环境湿度下热像仪响应度漂移的另一种测量方法包括：
S01.将被标定热像仪和黑体置于恒温环境下的测量舱中，打开测量装置预热。
S02.用瞄准转台调整黑体与热像仪的相对位置，使黑体的图像在热像仪镜头的中部且成像清晰。
用瞄准转台调整黑体在热像仪上的成像位置，使黑体的图像在热像仪镜头的中部；在滑轨上调节热像仪与黑体之间的距离，使得黑体在热像仪上的成像清晰。
S03.将测量舱的内部温度恒定在某一个温度值，调节黑体的温度和/或辐射亮度设置为某一个值，设定后预热至少一小时。
S04.用黑板对热像仪镜头进行非均匀校正。
从手动操作孔伸进测量舱，用黑板挡住热像仪镜头进行非均匀校正，使得热像仪在测量前成像均匀。
S05.将环境湿度设置为某一个值，记录热像仪的响应度。
S06.改变测量舱内部的环境湿度，预热至少一小时；重复步骤S04-S05，记录热像仪的响应度。
测量不同测量舱内部湿度下的热像仪响应度的过程中，使用的积分时间相同。
S07.根据实际情况分别测定多个环境湿度以及黑体温度值和/或辐射亮度值下热像仪的响应度；
S08.根据测量舱内不同环境湿度以及不同黑体温度值和/或辐射亮度值下的测量结果，计算不同环境湿度下热像仪的响应度标定曲线。
根据本发明的不同环境湿度下热像仪响应度漂移的测量装置，能够模拟不同环境湿度进行热像仪响应度的测试，得到不同环境湿度下热像仪响应度的测量结果，从而发现热像仪响应度随环境湿度的变化规律，指导不同环境下热像仪响应度的变化规律的研究。
虽然参照示例性实施方式对本发明进行了描述，但是应当理解，本发明并不局限于文中详细描述和示出的具体实施方式，在不偏离权利要求书所限定的范围的情况下，本领域技术人员可以对所述示例性实施方式做出各种改变。
Claims (8)
1.一种不同环境湿度下热像仪响应度漂移的测量装置，其特征在于包括底座、测量舱、舱门、温度湿度控制面板、黑体、黑板、观察窗以及手动操作孔，其中，
所述底座固定地设置在所述测量舱的下方，用于固定所述测量舱，所述底座的上侧面位于所述测量舱的内部；
所述测量舱为矩形框架，且固定地设置在所述底座的上侧面上；
所述测量舱的前侧面设置有所述观察窗；
所述测量舱前侧面的位于所述观察窗的下方设置有两个所述手动操作孔，每一个所述手动操作孔上设置有手套；
所述温度湿度控制面板设置在所述测量舱的前侧面上；
所述测量舱的左侧面和右侧面分别设置有所述舱门，热像仪通过所述舱门放入测量装置中；
所述黑板放置在所述测量舱内，通过所述手动操作孔上的手套、利用所述黑板对热像仪进行非均匀校正；
所述黑体固定地设置在所述底座上，并且位于所述测量舱的内部。
2.如权利要求1所述的测量装置，其特征在于，
所述底座上设置有滑轨，热像仪能够在所述测量舱内部相对所述滑轨滑动。
3.如权利要求2所述的测量装置，其特征在于，
所述滑轨上设置有瞄准转台，所述瞄准转台的下端相对滑动地、且可拆卸地设置在滑轨上，所述瞄准转台的上端能够相对所述瞄准转台的下端在水平方向内进行转动；
热像仪可拆卸地设置在所述瞄准转台的上端。
4.如权利要求3所述的测量装置，其特征在于，
所述滑轨上设置有操作平面，所述操作平面能够相对所述滑轨滑动，且所述操作平面与所述滑轨之间的垂直距离可以调节；
所述瞄准转台相对转动地设置在所述操作平面上。
5.一种利用权利要求3所述的测量装置来进行不同环境湿度下热像仪响应度漂移测量的方法，其特征在于包括：
S01.将被标定热像仪和黑体置于恒温环境下的测量舱中，打开测量装置预热；
S02.用瞄准转台调整黑体在热像仪上的成像位置，使黑体的图像在热像仪镜头的中部；在滑轨上调节热像仪与黑体之间的距离，使得黑体在热像仪上的成像清晰；
S03.在温度湿度控制面板上设定温度和湿度，将恒温环境下的测量舱的内部温度恒定在某一个温度值，调节测量舱的内部湿度为第一湿度值；预热至少一小时；
S04.从手动操作孔伸进测量舱，用黑板挡住热像仪镜头进行非均匀校正，使得热像仪在测量前成像均匀；
S05.分别将黑体的温度设置为不同的值，记录热像仪的响应度；测量不同黑体温度下热像仪响应度的过程中使用的积分时间相同；每次改变黑体温度后、进行热像仪响应度测量前，将测量设备预热至少一小时；
S06.调节测量舱的内部湿度为第二湿度值，预热至少一小时；重复步骤S04-S05，记录热像仪的响应度；测量不同测量舱内部湿度下的热像仪响应度的过程中，使用的积分时间相同；
S07.根据实际情况分别测定多个测量舱的内部湿度以及黑体温度下热像仪的响应度；根据测量舱内不同湿度以及不同黑体温度下的测量结果，计算不同环境湿度下热像仪的响应度标定曲线。
6.如权利要求5所述的测量方法，其特征在于，
所述响应度包括灰度值和/或辐射亮度值。
7.一种利用权利要求3所述的测量装置来进行不同环境湿度下热像仪响应度漂移测量的方法，其特征在于包括：
S01.将被标定热像仪和黑体置于恒温环境下的测量舱中，打开测量装置预热；
S02.用瞄准转台调整黑体在热像仪上的成像位置，使黑体的图像在热像仪镜头的中部；在滑轨上调节热像仪与黑体之间的距离，使得黑体在热像仪上的成像清晰；
S03.在温度湿度控制面板上设定温度和湿度，将恒温环境下的测量舱的内部温度恒定在某一个温度值，调节测量舱的内部湿度为第一湿度值；预热至少一小时；
S04.从手动操作孔伸进测量舱，用黑板挡住热像仪镜头进行非均匀校正，使得热像仪在测量前成像均匀；
S05.将黑体的温度设置为某一个值，记录热像仪的响应度；
S06.调节测量舱的内部湿度为第二湿度值，预热至少一小时；重复步骤S04-S05，记录热像仪的响应度；测量不同测量舱内部湿度下的热像仪响应度的过程中，使用的积分时间相同；
S07.根据实际情况分别测定多个测量舱的内部湿度以及黑体温度下热像仪的响应度；根据测量舱内不同湿度以及不同黑体温度下的测量结果，计算不同环境湿度下热像仪的响应度标定曲线。
8.如权利要求7所述的测量方法，其特征在于，
所述响应度包括灰度值和/或辐射亮度值。
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| CN106768375B (zh) * | 2016-12-27 | 2018-12-25 | 山东神戎电子股份有限公司 | 一种基于环境因数自动调节热成像参数的系统和方法 |
| CN108168698A (zh) * | 2017-12-28 | 2018-06-15 | 南京航空航天大学 | 目标与背景融合辐射测量装置及测量方法 |
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