CN105043724B - 大面积扩展辐射定标光源均匀性测试装置 - Google Patents
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Abstract
大面积扩展辐射定标光源均匀性测试装置属于空间光学领域，该装置包括：测试单元、安装架、垂直导轨、水平导轨、固定架、控制器和主控计算机；所述多个测试单元安装在安装架上，安装架固定在垂直导轨上，垂直导轨安装在水平导轨上，水平导轨安装在固定架上；主控计算机通过控制控制器实现垂直导轨和水平导轨运动，测试单元对光源的采集、转换和传输；测试单元采用特殊的结构，实现了入光口前π空间立体角内全部辐射信号采集。本发明根据测试结果优化大面积扩展辐射定标光源的内置光源的组合，使其在该组合下发出的辐射具有较好的均匀性，并建立相应的数据库。辐射定标源面积大，达到Φ3.2m；测试时间短，小于5min。
Description
技术领域
本发明属于空间光学领域，具体涉及大面积扩展辐射定标光源均匀性测试装置。
背景技术
辐射定标是空间光学相机研制过程中的重要环节之一。随着科学技术的发展，空间相机的视场和入光口径越来越大，入光口径目前达到Φ3.2m量级。为满足空间相机的辐射定标要求，需要辐射定标设备提供达到Φ3.2m量级均匀的大面积扩展辐射定标光源，均匀性是辐射定标光源的重要指标之一，辐射面的均匀性对空间相机的绝对辐射定标和相对辐射定标都有重要的影响。对于小面积的辐射定标光源，一般采用单个辐射计在辐射源的发光面积内做二维扫描。但是对于到Φ3.2m量级均匀的大面积扩展辐射定标光源，使用单个辐射计做二维扫描，扫描一次所用的时间达到2h，光源的不稳定性因素会引入到测试结果中，有较大的测量误差。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种大面积扩展辐射定标光源均匀性的测试装置，该装置具有辐射定标光源面积大，单次整个光源面内测试时间短的特点。
本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：
大面积扩展辐射定标光源均匀性测试装置，该装置包括：测试单元、安装架、垂直导轨、水平导轨、固定架、控制器和主控计算机；所述多个测试单元安装在安装架上，安装架固定在垂直导轨上，垂直导轨安装在水平导轨上，水平导轨安装在固定架上；主控计算机通过控制控制器实现垂直导轨和水平导轨精确运动，同时控制多个测试单元同时完成对光源辐射信号的数据采集、传输和转换。
本发明的有益效果是：本发明根据测试结果优化大面积扩展辐射定标光源的内置光源的组合，使大面积扩展辐射定标光源在该组合下发出的辐射具有较好的均匀性，并建立相应的数据库。均匀性测试数据还可以为空间相机的辐射校正提供准确可靠的数据。另外辐射定标源面积大，达到Φ3.2m；测试时间短，单次整个辐射定标源面积内的测试时间小于5min。
附图说明
图1本发明大面积扩展辐射定标光源均匀性测试装置结构图。
图2本发明均匀性辐射测试单元结构图。
图中：1、光收集器入光口，2、小积分球，3、光电转换组件，4、测试单元，5、安装架，6、垂直导轨，7、水平导轨，8、固定架，9、控制器和10、主控计算机。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。
如图1所示，将10个测试单元4等间隔的沿垂直方向安装至具有高稳定性的3m的安装架5上，间隔300mm。安装架5固定在垂直导轨6上，控制器9控制垂直导轨6可以带动安装架5上的测试单元4沿垂直方向移动。垂直导轨6安装在水平导轨7上，控制器9控制水平导轨7带动垂直导轨6移动。水平导轨7安装在固定架8上。
如图2所示，均匀性辐射探测单元4由小积分球2和光电转换组件3组成。大面积扩展辐射定标光源的发出的辐射，在半球立体空间的光都可经过光收集器入光口1进入到小积分球2。在光电转换组件3安装在与光收集器入光口1垂直的方向小积分球2的顶端，用于将接收到的光辐射信号转换为相应的电信号，再有后续的电路处理转化为数字信号，并经过绝对辐射响应定标，转化为辐射照度量输出。测试单元4主要优点是充分接受入光口前半球立体角空间内的所有辐射。满足均匀性测试要求。
在主控计算机10上通过串口通讯指令与控制器9实现指令的发送和数据的接收。控制器9接收到主控计算机10的指令后控制二维导轨按要求精确移动，水平导轨7带动垂直导轨6沿水平方向由起点移动至终点等间隔的移动，垂直导轨6带动安装架5上的10个均匀性辐射测试单元，以相同的间距向下隔移动，水平导轨7再由终点按等间隔运行至起点，在每个水平方向等间隔位置点停顿并采集10个均匀性辐射测试单元4的数据，并将数据传输到主控计算机10上，主控计算机10接收到数据后，每个辐射测试单元4分别与自身的辐射响应函数作运算，获得绝对辐射照度，并将数据存储下来，当整个面的数据采集完成后，进行整个面的均匀性数据处理，获得最终结果。
根据测试在辐射源面积内至少测试1000个点以上。调整二维导轨的运行间隔，可以适当的增加测试点，增加测试密度。每个导轨上均安装光栅尺，可以精确的控制位移量，并在相应的位置完成数据采集，从而实现快速的均匀性测试。
在使用安装架5上的均匀性测试单元4经过辐射定标，获得每个均匀性测试单元4的辐射响应函数，当均匀性测试单元4获得光信号转换为数字信号后，数字信号与均匀性测试单元4的辐射响应函数做运算获得响应的辐射照度值，各测试单元4在相同的条件下进行辐射定标，因而10个测试单元，经过辐射定标后，具有较好的一致性，从而可以保证测试精度。通过扫描获取整个辐射面的各个预定位置点的辐射照度数据后，将所有数据进行归一化处理，形成测试均匀性分布曲线，并计算整个辐射面的均匀性。
本发明的扩展应用，可以根据需要增加在安装架5上测试单元4的数量，可以更快的完成测试，还可以调整安装架5上均匀性测试单元4间距，测试相对较小的面辐射源的均匀性。本发明还可以通过扩展水平导轨7的长度和垂直安装架的长度，以及增加测试单元4的数目，可以测试更大面积的辐射源的均匀性。
Claims (3)
1.大面积扩展辐射定标光源均匀性测试装置，其特征在于，该装置包括：测试单元、安装架、垂直导轨、水平导轨、固定架、控制器和主控计算机；所述多个测试单元安装在安装架上，安装架固定在垂直导轨上，垂直导轨安装在水平导轨上，水平导轨安装在固定架上；主控计算机通过控制控制器实现垂直导轨和水平导轨精确运动，同时控制多个测试单元同时完成对光源辐射信号的数据采集、传输和转换；所述测试单元包括：小积分球和光电转换组件；光电转换组件位于小积分球的顶端；小积分球入光口前的π空间立体角内的光全部由小积分球收集后，经过多次反射，由光电转换组件采集，并转换成电信号，再有后续的电路处理转化为数字信号，并经过绝对辐射响应定标，转化为辐射照度量输出，由主控计算机进行采集。
2.根据权利要求1所述的大面积扩展辐射定标光源均匀性测试装置，其特征在于，所述垂直导轨和水平导轨上各自安装光栅尺，高精度定位。
3.根据权利要求1所述的大面积扩展辐射定标光源均匀性测试装置，其特征在于，所述测试单元在使用前经过绝对辐射定标，具有一致性。
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