CN108413897A - 一种红外目标模拟器的目标角度标定装置及方法 - Google Patents

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刘智颖
高柳絮
王加科
张磊
付跃刚
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    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/26—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes

Abstract

一种红外目标模拟器的目标角度标定装置及方法，属于红外目标模拟器探测领域，为红外探测设备性能的测试和评估提供精确可控、可重复的试验条件，该装置包括黑体辐射源、待标定红外目标模拟器、高精度调整机构、测试基座、红外光电经纬仪和三角支架；黑体辐射源位于测试基座上；待标定红外目标模拟器位于黑体辐射源之后，固定于高精度调整机构之上，与黑体辐射源高度相同；红外光电经纬仪在待标定红外目标模拟器之后，安装在三角支架上，与待标定红外目标模拟器的光轴在同一高度；黑体辐射源发出的红外辐射经待标定红外目标模拟器后形成平行光出射，产生红外波段的目标，光线再通过红外光电经纬仪对待标定红外目标模拟器所产生的目标点进行测量。

Description

一种红外目标模拟器的目标角度标定装置及方法
技术领域
本发明涉及一种红外目标模拟器的目标角度标定装置及方法，属于红外目标模拟器探测技术领域。
背景技术
随着红外探测技术的不断发展，对红外目标模拟器的研究也在随之发展，红外目标模拟器作为光学测试类仪器中重要的测试仪器，能够模拟真实目标的红外热像，为红外探测设备性能的测试和评估提供精确可控、可重复的试验条件，在红外探测设备的研制阶段，全面测试其各项性能和指标，而对红外目标模拟器目标角度的标定可以保证探测目标位置的准确性，因此对红外目标模拟器的目标角度的标定对红外探测设备研制工作起着至关重要的作用。
发明内容
本发明的目的是为红外探测设备性能的测试和评估提供精确可控、可重复的试验条件，提出一种红外目标模拟器的目标角度标定装置及方法，该装置及方法采用红外光电经纬仪对红外目标模拟器的目标角度进行测量。
本发明的技术方案如下：
一种红外目标模拟器的目标角度标定装置，其特征是，该装置包括：黑体辐射源、待标定红外目标模拟器、高精度调整机构、测试基座、红外光电经纬仪和三角支架；黑体辐射源位于测试基座上；待标定红外目标模拟器位于黑体辐射源之后，固定于高精度调整机构之上，且与黑体辐射源高度相同；红外光电经纬仪在待标定红外目标模拟器之后，安装在三角支架上，且与待标定红外目标模拟器的光轴在同一高度；黑体辐射源发出的红外辐射经过待标定红外目标模拟器后形成平行光出射，且产生红外波段的目标，光线再通过红外光电经纬仪对待标定红外目标模拟器所产生的目标点进行测量。
待标定红外目标模拟器的结构包括：滤光片、红外分划板和红外准直光学系统，滤光片、红外分划板和红外准直光学系统同轴设置，黑体辐射源发出的红外辐射经滤光片后产生所需的红外谱段光线，光线再经由红外分划板后投射到准直光学系统，最后通过红外准直光学系统后形成无穷远的红外目标。
一种红外目标模拟器的目标角度标定方法，其特征是，该方法包括以下步骤：
步骤一，安装待标定装置；
将黑体光源安装在测试基座上；然后将待标定红外目标模拟器固定于高精度调整机构上，并将高精度调整机构固定于测量基座上，调整高精度调整机构使待标定红外目标模拟器的光轴与黑体辐射源中心保持在同一高度；
步骤二，待标红外定目标模拟器与红外光电经纬仪进行对准；
首先，将红外光电经纬仪固定在三角支架上，然后调整三角支架的高度使红外光电经纬仪的光轴与待标定红外目标模拟器的光轴在同一高度，再调整三角支架的微调旋钮使红外光电经纬仪读数显示为0，此时红外光电经纬仪与大地水平；
然后，在与红外光电经纬仪同高度的平面上放置一个反射镜，将红外光电经纬仪物镜焦面的十字划线点亮，再将物镜调焦到穷远，此时可观测到清晰的十字划线；
最后，选择一个处在待标定红外目标模拟器的目标图案中间范围的点作为中心点，调整红外光电经纬仪使其十字划线对准待标定红外目标模拟器的中心点，将此时读数清零，作为后续测量的基准，此时完成对准工作；
步骤三，目标模拟器目标角度的测量和标定；
在对待标定红外目标模拟器的目标点进行测量时，需要调整红外光电经纬仪的微调旋钮使红外光电经纬仪的十字划线与需要测量的目标点完全重合，记录红外光电经纬仪显示的读数，需进行多次测量并记录各目标点方位角和俯仰角的测量结果，绘制目标点角度参数列表，并根据公式(一)和公式(二)计算出各目标点标定的角度偏差，完成红外目标模拟器的目标角度标定；
y'/f'＝tanω (一)
Δω＝ω'-ω (二)
其中，y'为待标定红外目标模拟器的像高，f'为待标定红外目标模拟器的焦距，ω为理论目标点的角度，ω'为实际测量角度，Δω为目标点的角度偏差。
本发明的有益效果：
1、本发明可以标定红外目标模拟器生成的红外谱段的目标点。
2、本发明利用红外光电经纬仪测量红外目标模拟器生成的目标点。
3、本发明可以在弱光或黑暗的环境下对红外目标模拟器的目标点进行测量。
4、本发明可以进行全天候的红外星目标模拟器的目标测量工作。
5、本发明使用红外光电经纬仪对红外目标模拟器的目标点进行测量具有高测量精度。
6、本发明所用装置结构简单，易进行对准测量。
附图说明
图1是本发明红外目标模拟器的目标角度标定的装置结构示意图。
图2是本发明所述待标定红外目标模拟器结构示意图。
图中：1、黑体辐射源；2、待标定红外目标模拟器；3、高精度调整机构；4、测试基座；5、红外光电经纬仪；6、三角支架；2-1、滤光片；2-2、红外分划板；2-3、红外准直光学系统；2-4、像面。
具体实施方式
如图1所示，一种红外目标模拟器的目标角度标定装置，其结构包括：黑体辐射源1、待标定红外目标模拟器2、高精度调整机构3、测试基座4、红外光电经纬仪5和三角支架6。黑体辐射源1位于测试基座4上，待标定红外目标模拟器2位于黑体辐射源1之后，固定于高精度调整机构3之上，且与黑体辐射源1高度相同，红外光电经纬仪5在待标定红外目标模拟器2之后，安装在三角支架6上，且与待标定红外目标模拟器2的光轴在同一高度。黑体辐射源1发出的红外辐射经过待标定红外目标模拟器2后形成平行光出射，且产生红外波段的目标，光线再通过红外光电经纬仪5对待标定红外目标模拟器2所产生的目标点进行测量。
黑体辐射源1，黑体发出一定温度的红外辐射为整个装置提供稳定的红外辐射。
红外光电经纬仪5，其用来测量红外目标模拟器生成的目标的角度。
如图2所示，待标定红外目标模拟器2的结构包括：滤光片2-1、红外分划板2-2和红外准直光学系统2-3。滤光片2-1、红外分划板2-2和红外准直光学系统2-3同轴设置，黑体辐射源1发出的红外辐射经滤光片2-1后产生所需的红外谱段光线，光线再经由红外分划板2-2后投射到准直光学系统2-3，最后通过红外准直光学系统2-3后形成无穷远的红外目标。
滤光片2-1的作用是修正光源的光谱，使目标模拟器输出光谱与所需测量的光谱匹配。
红外分划板2-2上的目标图案是由按一定规律排布的点组成。
滤光片2-1和红外分划板2-2与黑体辐射源1之间利用金属挡板进行遮挡，防止红外分划板2-2过热影响目标的对比度和边缘的清晰度。
红外准直光学系统2-3用于对红外谱段光线进行准直作用。
黑体辐射源1发出的红外辐射经过滤光片2-1后输出光谱与红外准直系统2-3的光谱匹配，再经由红外分划板2-2形成所要模拟的红外目标图案，红外分划板2-2发出的光线经准直光学系统2-3出射平行光，最终在像面2-4处形成所需的无穷远的红外目标图案，最后通过调整红外光电经纬仪5对目标模拟器所产生的红外目标图案进行测量并标定。
一种红外目标模拟器的目标角度标定方法，该方法包括以下步骤：
步骤一，安装待标定装置。将黑体光源1安装在测试基座4上，调整到适当高度；然后将待标定红外目标模拟器2固定于高精度调整机构3上，并将高精度调整机构3固定于测量基座4上，调整高精度调整机构3使待标定红外目标模拟器2的光轴与黑体辐射源1中心保持在同一高度。
步骤二，待标红外定目标模拟器2与红外光电经纬仪5进行对准。
首先，将红外光电经纬仪5固定在三角支架6上，然后调整三角支架6的高度使红外光电经纬仪5的光轴与待标定红外目标模拟器2的光轴基本在同一高度，再调整三角支架6的微调旋钮使红外光电经纬仪5使其读数显示为0此时经纬仪与大地水平。
然后，在与红外光电经纬仪5同高度的平面上放置一个反射镜，点击经纬仪按钮将经纬仪物镜焦面的十字划线点亮，再将物镜调焦到穷远，此时可观测到清晰的十字划线。
最后，选择一个处在待标定红外目标模拟器2的目标图案中间范围的点作为中心点，调整红外光电经纬仪5使其十字划线对准待标定红外目标模拟器2的中心点，将此时读数清零，作为后续测量的基准，此时完成对准工作。
步骤三，目标模拟器目标角度的测量和标定。
在对待标定红外目标模拟器2的目标点进行测量时，需要调整红外光电经纬仪5的微调旋钮使红外光电经纬仪5的十字划线与需要测量的目标点完全重合，记录经纬仪显示的读数，需进行多次测量并记录各目标点方位角和俯仰角的测量结果，绘制目标点角度参数列表，并根据公式(一)和公式(二)计算出各目标点标定的角度偏差，完成红外目标模拟器的目标角度标定。
y'/f'＝tanω (一)
Δω＝ω'-ω (二)
其中，y'为待标定红外目标模拟器2的像高，f'为待标定红外目标模拟器2的焦距，ω为理论目标点的角度，ω'为实际测量角度，Δω为目标点的角度偏差。

Claims (3)

1.一种红外目标模拟器的目标角度标定装置，其特征是，该装置包括：黑体辐射源(1)、待标定红外目标模拟器(2)、高精度调整机构(3)、测试基座(4)、红外光电经纬仪(5)和三角支架(6)；黑体辐射源(1)位于测试基座(4)上；待标定红外目标模拟器(2)位于黑体辐射源(1)之后，固定于高精度调整机构(3)之上，且与黑体辐射源(1)高度相同；红外光电经纬仪(5)在待标定红外目标模拟器(2)之后，安装在三角支架(6)上，且与待标定红外目标模拟器(2)的光轴在同一高度；
黑体辐射源(1)发出的红外辐射经过待标定红外目标模拟器(2)后形成平行光出射，且产生红外波段的目标，光线再通过红外光电经纬仪(5)对待标定红外目标模拟器(2)所产生的目标点进行测量。
2.根据权利要求1所述的一种红外目标模拟器的目标角度标定装置，其特征在于，
待标定红外目标模拟器(2)的结构包括：滤光片(2-1)、红外分划板(2-2)和红外准直光学系统(2-3)，滤光片(2-1)、红外分划板(2-2)和红外准直光学系统(2-3)同轴设置，黑体辐射源(1)发出的红外辐射经滤光片(2-1)后产生所需的红外谱段光线，光线再经由红外分划板(2-2)后投射到准直光学系统(2-3)，最后通过红外准直光学系统(2-3)后形成无穷远的红外目标。
3.一种红外目标模拟器的目标角度标定方法，其特征是，该方法包括以下步骤：
步骤一，安装待标定装置；
将黑体光源(1)安装在测试基座(4)上；然后将待标定红外目标模拟器(2)固定于高精度调整机构(3)上，并将高精度调整机构(3)固定于测量基座(4)上，调整高精度调整机构(3)使待标定红外目标模拟器(2)的光轴与黑体辐射源(1)中心保持在同一高度；
步骤二，待标红外定目标模拟器(2)与红外光电经纬仪(5)进行对准；
首先，将红外光电经纬仪(5)固定在三角支架(6)上，然后调整三角支架(6)的高度使红外光电经纬仪(5)的光轴与待标定红外目标模拟器(2)的光轴在同一高度，再调整三角支架(5)的微调旋钮使红外光电经纬仪(5)读数显示为0，此时红外光电经纬仪(5)与大地水平；
然后，在与红外光电经纬仪(5)同高度的平面上放置一个反射镜，将红外光电经纬仪(5)物镜焦面的十字划线点亮，再将物镜调焦到穷远，此时可观测到清晰的十字划线；
最后，选择一个处在待标定红外目标模拟器(2)的目标图案中间范围的点作为中心点，调整红外光电经纬仪(5)使其十字划线对准待标定红外目标模拟器(2)的中心点，将此时读数清零，作为后续测量的基准，此时完成对准工作；
步骤三，目标模拟器目标角度的测量和标定；
在对待标定红外目标模拟器(2)的目标点进行测量时，需要调整红外光电经纬仪(5)的微调旋钮使红外光电经纬仪(5)的十字划线与需要测量的目标点完全重合，记录红外光电经纬仪(5)显示的读数，需进行多次测量并记录各目标点方位角和俯仰角的测量结果，绘制目标点角度参数列表，并根据公式(一)和公式(二)计算出各目标点标定的角度偏差，完成红外目标模拟器的目标角度标定；
y'/f'＝tanω (一)
Δω＝ω'-ω (二)
其中，y'为待标定红外目标模拟器的像高，f'为待标定红外目标模拟器的焦距，ω为理论目标点的角度，ω'为实际测量角度，Δω为目标点的角度偏差。
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