CN105606341A - 一种快速记录红外探测器光谱响应率的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种快速记录红外探测器光谱响应的装置，包括：光源、单色仪、标准探测器和待测探测器、摄像头和计算机；光源经过单色仪后形成单色光，单色光打到标准探测器和待测探测器后，标准探测器和待测探测器显示光谱响应数值，摄像头采集到光谱响应数值的图像，通过相关接口传给计算机，在计算机上进行图像数字识别，记录下相应的光谱响应数值，计算机再控制单色仪进行滤光片的打开和关闭，然后进行下一轮的采集。本发明的整个过程都是自动化进行，在计算机上只需要设置波长范围、波长步进值以及每一轮采集需要的间隔时间即可；整个过程快速方便，不需要过多人工干预，而且对不同的红外探测器具有通用性。

Description

一种快速记录红外探测器光谱响应率的装置及方法

技术领域

本发明涉及测试技术领域，特别涉及一种快速记录红外探测器光谱响应率的装置，还涉及一种快速记录红外探测器光谱响应率的方法。

背景技术

光谱响应率是红外探测器的主要参数，红外探测器的光谱响应范围和大小直接决定了该探测器的好坏。现有的测量单波长点的红外探测器光谱响应率的装置和方法，由于很多待测红外探测器测试的时候都需要测量一个波长范围内各个波长点的光谱响应率，并要根据波长和响应率绘制光谱响应率曲线。目前，需要人工一个波长点一个波长点的测量，而通常每次需要测量的波长点数都在一百个以上，十分繁琐、耗时。

现有的测量红外探测器光谱响应率的装置和方法存在以下不足：

(1)由于待测探测器是不同生产厂商生产的，输出光谱响应数值的方法各不相同，如果需要记录，只能人工手动记录；

(2)操作繁琐，待测探测器的光谱响应是有光时的光谱响应数值与无光时的光谱响应数值之差，所以每个波长点测量都需要人工遮光，十分麻烦；

(3)耗时长，测量不准确，当测量上百个波长点时，需要很长时间，而时间越长，光源变化越多，导致开始测量的时候和后面测量的结果不一致。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明提出了一种快速记录红外探测器光谱响应率的装置和方法，该方法利用计算机技术，整个测量过程基本不需要人工参与，效率明显提高。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种快速记录红外探测器光谱响应的装置，包括：光源、单色仪、标准探测器和待测探测器、摄像头和计算机；

光源经过单色仪后形成单色光，单色光打到标准探测器和待测探测器后，标准探测器和待测探测器显示光谱响应数值，摄像头采集到光谱响应数值的图像，通过相关接口传给计算机，在计算机上进行图像数字识别，记录下相应的光谱响应数值，计算机再控制单色仪进行滤光片的打开和关闭，然后进行下一轮的采集。

本发明还提出了一种基于上述装置的快速记录红外探测器光谱响应的方法，光源辐射进入单色仪入口狭缝的辐射通量Ф，单色仪出口狭缝的辐射通量Ф_λ，单色仪和探测器间所有光学元件的透过率τ，探测器接收到的光谱辐射通量为Ф_D,λ＝τФ_λ；标准探测器和待测探测器的输出如下：

V_std(λ)∝Ф_D,λ·R_std(λ)(1)

V_test(λ)∝Ф_D,λ·R_test(λ)(2)

其中，R_std(λ)，R_test(λ)分别为标准探测器和待测探测器的相对光谱响应率；

从式(1)和式(2)得出待测探测器的相对光谱响应率：

$R_{test}=K_1\frac{V_{test}\left(\mathrm{\λ}\right)}{V_{std}\left(\mathrm{\λ}\right)}\·R_{std}\left(\mathrm{\λ}\right)=K_1{R}_{test}^{\′}\left(\mathrm{\λ}\right)---\left(3\right)$

式中，K₁为一常数，R_test’(λ)为待测探测器相对于标准探测器的光谱响应率；

$R_{test}^{\′}\left(\mathrm{\λ}\right)=\frac{V_{test}\left(\mathrm{\λ}\right)}{V_{std}\left(\mathrm{\λ}\right)}\·R_{std}\left(\mathrm{\λ}\right)---\left(4\right)$

通过测量标准探测器和待测探测器的输出并已知标准探测器的相对光谱响应，通过上式计算出R_test’(λ)。

本发明的有益效果是：

(1)全程自动化操作，无需人工干预，操作简单便捷；

(2)测量大数据量的波长点时，快速准确，能在光源稳定的时间段内，完成测量；

(3)具有通用性，适用于不同生产厂商生产的不同的红外探测器。

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为本发明快速记录红外探测器光谱响应装置的结构示意图。

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。

如图1所示，本发明提出了一种快速记录红外探测器光谱响应的装置，包括：光源、单色仪、标准探测器和待测探测器、摄像头和计算机。

光源经过单色仪后形成单色光，单色光打到标准探测器和待测探测器后，标准探测器和待测探测器显示光谱响应数值，摄像头采集到光谱响应数值的图像，通过相关接口传给计算机，在计算机上进行图像数字识别，记录下相应的光谱响应数值，计算机再控制单色仪进行滤光片的打开和关闭，然后进行下一轮的采集。

下面对应用本发明的装置进行光谱响应率测量的方法进行详细说明。

辐射通量Ф是光源辐射进入单色仪入口狭缝的辐射通量，Ф_λ是单色仪出口狭缝的辐射通量，τ是单色仪和探测器间所有光学元件的透过率，探测器接收到的光谱辐射通量为Ф_D,λ＝τФ_λ。标准探测器和待测探测器的输出如下所示：

V_std(λ)∝Ф_D,λ·R_std(λ)(1)

V_test(λ)∝Ф_D,λ·R_test(λ)(2)

其中，R_std(λ)，R_test(λ)分别为标准探测器和待测探测器的相对光谱响应率。从式(1)和式(2)可以得出待测探测器的相对光谱响应率：

$R_{test}=K_1\frac{V_{test}\left(\mathrm{\λ}\right)}{V_{std}\left(\mathrm{\λ}\right)}\·R_{std}\left(\mathrm{\λ}\right)=K_1{R}_{test}^{\′}\left(\mathrm{\λ}\right)---\left(3\right)$

式中，K₁为一常数，R_test’(λ)为待测探测器相对于标准探测器的光谱响应率。

$R_{test}^{\′}\left(\mathrm{\λ}\right)=\frac{V_{test}\left(\mathrm{\λ}\right)}{V_{std}\left(\mathrm{\λ}\right)}\·R_{std}\left(\mathrm{\λ}\right)---\left(4\right)$

只要通过测量标准探测器和待测探测器的输出并已知标准探测器的相对光谱响应，就可以通过上式计算出R_test’(λ)。

本发明的整个过程都是自动化进行，在计算机上只需要设置波长范围、波长步进值以及每一轮采集需要的间隔时间即可；整个过程快速方便，不需要过多人工干预，而且对不同的红外探测器具有通用性。

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 (2)

1.一种快速记录红外探测器光谱响应的装置，其特征在于，包括：光源、单色仪、标准探测器和待测探测器、摄像头和计算机；

光源经过单色仪后形成单色光，单色光打到标准探测器和待测探测器后，标准探测器和待测探测器显示光谱响应数值，摄像头采集到光谱响应数值的图像，通过相关接口传给计算机，在计算机上进行图像数字识别，记录下相应的光谱响应数值，计算机再控制单色仪进行滤光片的打开和关闭，然后进行下一轮的采集。

2.基于权利要求1所述装置的快速记录红外探测器光谱响应的方法，其特征在于，

光源辐射进入单色仪入口狭缝的辐射通量Ф，单色仪出口狭缝的辐射通量Ф_λ，单色仪和探测器间所有光学元件的透过率τ，探测器接收到的光谱辐射通量为Ф_D,λ＝τФ_λ；标准探测器和待测探测器的输出如下：

V_std(λ)∝Ф_D,λ·R_std(λ)(1)

V_test(λ)∝Ф_D,λ·R_test(λ)(2)

其中，R_std(λ)，R_test(λ)分别为标准探测器和待测探测器的相对光谱响应率；

从式(1)和式(2)得出待测探测器的相对光谱响应率：

$R_{test}=K_1\frac{V_{test}\left(\mathrm{\λ}\right)}{V_{std}\left(\mathrm{\λ}\right)}\·R_{std}\left(\mathrm{\λ}\right)=K_1{R}_{test}^{\′}\left(\mathrm{\λ}\right)---\left(3\right)$

式中，K₁为一常数，R_test’(λ)为待测探测器相对于标准探测器的光谱响应率；

$R_{test}^{\′}\left(\mathrm{\λ}\right)=\frac{V_{test}\left(\mathrm{\λ}\right)}{V_{std}\left(\mathrm{\λ}\right)}\·R_{std}\left(\mathrm{\λ}\right)---\left(4\right)$

通过测量标准探测器和待测探测器的输出并已知标准探测器的相对光谱响应，通过上式计算出R_test’(λ)。