CN106781430A - 一种高灵敏度红外遥感器性能测试装置 - Google Patents

一种高灵敏度红外遥感器性能测试装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种高灵敏度红外遥感器性能测试装置，其采用温度均匀性、稳定性极高的液体槽辐射源与高精度电桥、标准铂电阻温度计的组合，实现红外定标辐射源的非均匀性优于0.005℃，可精确测量的温度稳定度优于0.01℃的性能指标。本发明相比于现有黑体产品辐射均匀性、稳定性更好，可降低测试过程中各类不利因素对测试结果精确性的影响，可以更好地满足灵敏度越来越高的各类红外遥感器的性能测试需求。

Description

一种高灵敏度红外遥感器性能测试装置
技术领域
本发明涉及一种红外遥感器性能测试装置。
背景技术
红外遥感器性能测试需要相应的标准辐射源提供精确已知的红外辐射测试信号。目前通常采用各类黑体辐射源产品用于红外遥感器测试，黑体辐射源产品主要由均匀发黑的辐射面、加热控温模块等组成，由于所使用测温元件精度有限、大气对流换热干扰等因素存在，其测温控温精度为0.01℃量级，温度非均匀性在0.1℃左右。对于高温度灵敏度的遥感器(用于评价遥感器温度灵敏度的指标可用噪声等效温差NETD来表示)，其NETD可优于0.01℃，这使得待测遥感器的温度灵敏度同黑体产品的精度相当，甚至高于黑体产品精度，将导致测试结果不确定度增大。用现有黑体辐射源产品对高灵敏度红外遥感器进行测试，难以有效表征被测遥感器性能指标。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，现有黑体产品测温控温精度、非均匀性指标不能满足NETD到0.01℃以下量级红外遥感器的测试要求，本发明提供了一种高灵敏度红外遥感器性能测试装置，解决了测试辐射源高精度控温、高精度均匀发射红外辐射的问题，具有用于对红外遥感器进行测试评价，其测试结果更为科学精确的优点。
本发明的技术解决方案是：一种高灵敏度红外遥感器性能测试装置，包括：测温控温模块、辐射源模块、支架、密闭罩及抽气泵；辐射源模块包括液体槽、液体工质、辐射源；液体槽盛放液体工质，辐射源固定在液体槽中，液体工质浸没辐射源发射面，辐射源发射面通过发黑处理形成发黑涂层；支架将待测遥感器固定在辐射源上方，保证辐射源出射辐射覆盖待测遥感器全视场；密闭罩位于辐射源上方，与液体槽密闭相连，待测遥感器密封于密闭罩中；抽气泵固连在密闭罩通气孔处；测温控温模块包括高精度电桥、SPRT、数据控制采集设备；SPRT固定在液体槽中，实时测量液体工质的温度；高精度电桥测量端与SPRT相连，数据输出端与数据控制采集设备连接；数据控制采集设备实时采集高精度电桥传输的温度测量信号，并对液体槽进行温度控制，液体槽通过加热器对液体工质进行加热或制冷。
所述高精度电桥在0～50℃温度范围内测量精度小于等于1mK。
所述辐射源口径大于待测遥感器入瞳口径。
所述液体工质浸没辐射源发射面2mm～3mm。
所述辐射源为比热容≥400J/(kg·℃)的金属板或合金板。
所述液体工质为沸点≥100℃的液体。
所述辐射源发射面的直径≥Φ200mm，在8～10μm谱段内发射率＞0.95。
本发明与现有技术相比的优点在于：
(1)本发明控温及测温精度高：液体工质的温度控制技术成熟，温控精度高，而采用标准铂电阻温度计(SPRT)及高精度电桥实时测温可实现很高的测温精度；
(2)本发明温度均匀性好：辐射源面型均匀，且浸没在工质中均匀传热，辐射源发射面上方抽低压或真空，降低大气传热及扰动干扰，辐射源发射面的均匀性可优于0.005℃；
(3)本发明辐射源规格可更换，适应不同口径大小的遥感器：根据待测遥感器入瞳直径大小，可制作相应匹配尺寸的辐射源安装固定于液体槽中，具有极大的对不同口径大小遥感器测试工作需求的适应性。
附图说明
图1为本发明所涉及装置组成结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图1和具体实施例对本发明作进一步详细的描述。
一种高灵敏红外遥感器性能测试装置，可分为测温控温模块、辐射源模块及相关附属设备几部分，每部分的具体构成及要求如下，如图1所示：
辐射源模块由液体槽1、液体工质2及辐射源3构成。液体槽1用来盛放液体工质2，辐射源3固定于液体槽1之中，液体槽1底部及四周有加热器，用于对液体工质2进行加热(或制冷)。辐射源3为材质均匀的铜板或其他比热容≥400J/(kg·℃)的金属板或合金板，发射面采取发黑处理，形成发黑涂层4，以提高其红外谱段发射率，辐射源3口径根据待测遥感器11入瞳口径设计，需大于待测遥感器11入瞳口径。辐射源3固定于液体槽1中一定深度的位置，液体工质2灌注于液体槽1中，液体工质2的液位高度浸没辐射源3发射面2mm，液体工质2采用水或其他沸点≥100℃且不易挥发的液体，液体工质2受热后将热量传导至辐射源3上，热平衡后，液体工质2温度同辐射源3温度相等，液体工质2的沸点决定了装置所能输出的红外辐射信号的最高温度。
测温控温模块由高精度电桥5、SPRT(标准铂电阻温度计)6、数据控制采集设备7构成。高精度电桥5测量端同SPRT6相连组成高精度温度测量计，高精度电桥5数据输出端同数据控制采集设备7连接，数据控制采集设备7同液体槽1进行通讯连接。高精度电桥5选用ASL公司F600系列电桥或测量精度指标更高的电桥，高精度电桥5在0～50℃测量精度小于等于1mK，SPRT6选用Pt1000铂电阻温度计，高精度电桥5与SPRT6共同组成，SPRT6固定在液体槽1中，接触式实时测量液体工质2的温度(即辐射源3温度)。数据控制采集设备7实时采集温度测量信号，并可进行液体槽1的温度控制。
装置的附属设备包括支架8、密闭罩9及抽气泵10等，支架8可与液体槽1结构固连，密闭罩9与液体槽1密闭固连，抽气泵10固连在密闭罩9通气孔处。对待测遥感器11进行测试时，可将待测遥感器11密封于密闭罩9中，将罩内抽真空或低压(气压小于100Pa)，以减少大气对流对辐射源1辐射信号的扰动。
高灵敏度红外遥感器性能测试装置具体工作过程为：用支架8将待测遥感器11固定在辐射源3上方，保证液体槽1内辐射源3出射辐射能覆盖待测遥感器11全视场，将密闭罩9固定罩于待测遥感器11上方，并同液体槽1密闭相连。进行测试工作时，待测遥感器11开机，注有液体工质2的液体槽1加电，抽气泵10对密闭罩9抽真空或低压，数据控制采集设备7、高精度电桥5加电开机，通过数据控制采集设备7输入相应温度值调节控制液体槽1温度，液体槽1根据温控指令，加热(或制冷)液体工质2，液体工质2通过接触式热传导加热(或制冷)辐射源3，该过程中，SPRT6同高精度电桥5实时精确测量液体工质2温度，当测温温度值达到设定温度值并稳定，密闭罩9内气压达到设定气压值后，待测遥感器11采集辐射源3的发黑涂层4所辐射红外辐射信号，进行性能测试工作。根据测试工作需求，可调整设置不同的温度点，采集多个温度点红外辐射信号。
本发明基于液体槽辐射源的红外遥感器性能测试装置主要指标为：辐射源3工作温度范围：17℃～35℃；辐射源3有效发射面直径：≥Φ200mm；辐射源3发射率(8～10μm谱段)：＞0.95；辐射源3温度均匀性：≤0.005℃；控温精度(可调节最小步长)：0.001℃；温度稳定性：≤0.01℃；测温精度：≤0.003℃。
本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域技术人员的公知技术。

Claims (7)

1.一种高灵敏度红外遥感器性能测试装置，其特征在于，包括：测温控温模块、辐射源模块、支架(8)、密闭罩(9)及抽气泵(10)；辐射源模块包括液体槽(1)、液体工质(2)、辐射源(3)；液体槽(1)盛放液体工质(2)，辐射源(3)固定在液体槽(1)中，液体工质(2)浸没辐射源(3)发射面，辐射源(3)发射面通过发黑处理形成发黑涂层(4)；支架(8)将待测遥感器(11)固定在辐射源(3)上方，保证辐射源(3)出射辐射覆盖待测遥感器(11)全视场；密闭罩(9)位于辐射源(3)上方，与液体槽(1)密闭相连，待测遥感器(11)密封于密闭罩(9)中；抽气泵(10)固连在密闭罩(9)通气孔处；测温控温模块包括高精度电桥(5)、SPRT(6)、数据控制采集设备(7)；SPRT(6)固定在液体槽(1)中，实时测量液体工质(2)的温度；高精度电桥(5)测量端与SPRT(6)相连，数据输出端与数据控制采集设备(7)连接；数据控制采集设备(7)实时采集高精度电桥(5)传输的温度测量信号，并对液体槽(1)进行温度控制，液体槽(1)通过加热器对液体工质(2)进行加热或制冷。
2.根据权利要求1所述的一种高灵敏度红外遥感器性能测试装置，其特征在于，所述高精度电桥(5)在0～50℃温度范围内测量精度小于等于1mK。
3.根据权利要求1或2所述的一种高灵敏度红外遥感器性能测试装置，其特征在于，所述辐射源(3)口径大于待测遥感器(11)入瞳口径。
4.根据权利要求1或2所述的一种高灵敏度红外遥感器性能测试装置，其特征在于，所述液体工质(2)浸没辐射源(3)发射面2mm～3mm。
5.根据权利要求3所述的一种高灵敏度红外遥感器性能测试装置，其特征在于，所述辐射源(3)为比热容≥400J/(kg·℃)的金属板或合金板。
6.根据权利要求1或2所述的一种高灵敏度红外遥感器性能测试装置，其特征在于，所述液体工质(2)为沸点≥100℃的液体。
7.根据权利要求1或2所述的一种高灵敏度红外遥感器性能测试装置，其特征在于，所述辐射源(3)发射面的直径≥Φ200mm，在8～10μm谱段内发射率＞0.95。
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