CN108811528B - 一种红外成像导引头热流成像测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种红外成像导引头热流成像测试装置，包括恒温加热腔、隔热导管、喷嘴、多路气体阀门、图像采集模块、监视模块，多路气体阀门用于将不同气体混合后通过导管输出至恒温加热腔；恒温加热腔用于对腔内的气体进行恒温加热；隔热导管一端连接恒温加热腔，另一端连接喷嘴，用于隔热输送加热后的气体；喷嘴用于将通过隔热导管输送的气体喷向红外成像导引头头罩；图像采集模块与红外成像导引头相连，用于采集和存储红外成像导引头输出的图像数据；监视模块与红外成像导引头相连，用于实时观察红外成像导引头的红外图像。实施本发明可定性模拟红外成像导引头在高速飞行过程中气动光学效应，验证红外成像导引头在热效应条件下的成像效果。

Description

一种红外成像导引头热流成像测试装置

技术领域

本发明属于红外成像导引头测试技术领域，更具体地，涉及一种红外成像导引头热流成像测试装置。

背景技术

红外光学末制导是当今导弹武器系统精确制导技术的主要发展方向，红外导引头是其中的核心部件。由于导弹的高速飞行(速度大于3马赫)，位于弹体最前端的红外成像导引头在与空气流剧烈摩擦过程中，导引头头罩温度急剧上升，同时与头罩接触的大气层也被加热，两者由此产生大量红外辐射，对红外成像导引头成像带来大量杂散光干扰。在地面对红外导引头成像测试过程中，为模拟红外导引头在高速飞行过程中的气动加热效应，验证红外成像导引头在热效应条件下的成像效果，正确评估导引头的工作性能，需要对红外导引头进行热流成像试验。目前，通常采用的方法有两种：一是利用热吹风对导引头头罩吹热风加热，测试成像效果；另一种方法是导引头气动光学效应试验。前者虽然简易，但是头罩受热不均匀且不稳定，加热温度不易控制。后者属于导引头大型试验，试验周期长，成本高昂，需耗费大量人力物力。同时，两种方法都只能验证导引头在热空气条件下的成像效果，无法验证其它热流如二氧化碳等对头罩加热条件下的成像效果。因此现有技术有待进一步改进。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种红外成像导引头热流成像试验装置，可定性模拟红外成像导引头在高速飞行过程中气动光学效应，验证红外成像导引头在热效应条件下的成像效果。

为实现上述目的，按照本发明，提供了一种红外成像导引头热流成像测试装置，所述装置包括恒温加热腔、隔热导管、喷嘴、多路气体阀门、图像采集模块、监视模块，

所述多路气体阀门用于将不同气体混合后通过导管输出至恒温加热腔；

所述恒温加热腔用于对腔内的气体进行恒温加热；

所述隔热导管一端连接恒温加热腔，另一端连接喷嘴，用于隔热输送加热后的气体；

所述喷嘴用于将通过隔热导管输送的气体喷向红外成像导引头头罩；

所述图像采集模块与红外成像导引头相连，用于采集和存储红外成像导引头输出的图像数据；

所述监视模块与红外成像导引头相连，用于实时观察红外成像导引头的红外图像。

作为进一步优选地，所述恒温加热腔包括壳体、电阻丝和温度控制模块，所述电阻丝和温度控制模块均位于壳体内，电阻丝用于对腔体内的气体进行加热，温度控制模块用于对腔内气体加热温度进行控制，以保证电阻丝对腔体内气体的加热为恒温加热。

作为进一步优选地，所述喷嘴内设置有测温热电偶，用于对喷出的气流温度进行监测。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：通过本发明装置，可对头罩进行恒温加热，使得头罩均匀稳定受热，不仅能验证在热空气条件下的成像效果，也可验证其它热流等对头罩加热条件的成像效果，因此通过本发明装置定性模拟红外导引头在高速飞行过程中气动加热效应，验证红外成像导引头在热效应条件下的成像效果，适用于短波、中波和长波红外成像导引头成像效果的测试。本发明装置能方便、快捷地对红外成像导引头在不同条件热气流下的成像效果进行验证和评估，试验周期短，成本低廉，操作简单。

附图说明

图1是本发明红外成像导引头热流成像测试装置结构示意图；

图2是本发明光红外成像导引头热流成像测试装置测试布局图；

图3是本发明一个实施例恒温加热腔结构示意图；

图4是本发明一个实施例90℃二氧化碳热流成像效果图；

图5是本发明一个实施例130℃二氧化碳热流成像效果图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

图1为本发明红外成像导引头热流成像装置结构示意图。如图1所示，本发明装置包括恒温加热腔1、隔热导管2、喷嘴3、多路气体阀门4、图像采集模块5、监视模块6、导管7和直流电源8。

恒温加热腔1用于对腔体内的气体进行恒温加热，包括高功率加热电阻丝和温度控制模块，电阻丝用于对腔体内的气体进行加热，温度控制模块用于对腔内气体加热温度进行控制，以保证电阻丝对腔体内气体的加热为恒温加热。隔热导管2一端连接恒温加热腔1，另一端连接喷嘴3，用于导通气体，隔热导管2表面缠绕隔热材料(如隔热纤维)，用于与外界隔热以对气体保温；喷嘴3用于将加热后的高温气体喷向红外成像导引头头罩，喷嘴3内部安装测温热电偶，用于监测喷射气体温度，以保证喷射的气体温度与预设加热温度一致；多路气体阀门4用于将不同气体进行混合后输出；图像采集模块5与红外成像导引头相连，用于采集和存储红外成像导引头输出的数字和模拟图像；监视模块6与红外成像导引头相连，用于实时观察导引头的红外图像；导管7连接恒温加热腔1和多路气体阀门4，用于向恒温加热腔输送加热前的气体；直流电源8用于向红外成像导引头提供正常工作所需的电压。

测试前，按照图2所示布局连接本发明装置各部分。如图2所示，红外成像导引头固定在本发明装置上，根据成像场景确定导引头的摆放方位，以保证导引头有较好的成像效果。导引头信号电缆与图像采集模块5、监视模块6连接，导引头电源电缆和直流电源8相连，直流电源8向红外成像导引头提供正常工作所需的电压。喷嘴3通过工装夹具固连在导引头测试工装上，喷嘴3通过隔热导管2与恒温加热腔1相连，喷射气体方向正对导引头头罩。试验所需气体存储在高压气瓶中，高压气瓶通过导管7与多路气体阀门4相连，当试验需要同时输入多种气体时，将不同气瓶与多路气体阀门4连接，多路气体阀门4此时处于关闭状态。多路气体阀门4通过导管7与恒温加热腔1相连，通过导管7向恒温加热腔输入加热前的气体；恒温加热腔1与喷嘴3之间用隔热导管2连接，通过隔热导管2传输加热后的气体。

测试时，首先红外成像导引头、图像采集模块5、监视模块6依次上电开机，工作正常后微调测试工装，使得成像场景最佳；然后，恒温加热腔1上电，通过温度控制模块设置好加热温度；其次，开启高压气瓶阀门和多路气体阀门4，气瓶中的高压气体通过多路气体阀门4和导管7，导入恒温加热腔1中加热。在恒温加热腔内温度上升至设定温度并稳定后，图像采集模块5开始采集和存储导引头红外图像，监视模块6对导引头红外图像进行实时监测。

以下结合一个实例对本发明红外成像导引头热流成像测试装置做进一步解释。

红外成像导引头工作波段为中波红外，成像像素大小为320×256，红外成像导引头头罩材料为热压氟化镁。图像采集模块5为普通台式计算机，安装CameraLink图像采集卡采集导引头图像。试验中采用的气体为二氧化碳CO₂，通过空压PU软管导入多路气体阀门4和恒温加热腔1中。图3为本发明一个实施例的恒温加热腔结构示意图，如图3所示，本实施例中恒温加热腔1的外壳采用5～10mm普通不锈钢板焊接而成，内壳采用5～10mm的1Cr25Ni20Si2耐热钢板焊接制成，内外壳间的保温层采用100mm厚的石棉毡块制成。腔体顶部开孔，安装测温热电偶，用于监测腔体内的气体温度，并将监测到的气体温度反馈至温度控制模块，使得温度控制模块可对加热温度做相应调整，温度控制模块采用PID(比例-积分-微分控制)控制模式。恒温加热腔1可加热的最高温度为200℃，温度稳定性为±5℃。隔热导管2采用耐高温材料制成，外表面缠绕厚度约为10mm的隔热纤维对气体保温。喷嘴3采用黄铜材料加工而成，内孔径为5mm。通过本发明装置进行红外成像导引头热流成像试验，最终获得红外成像导引头在不同热流条件下的成像效果。图4和图5分别是90℃二氧化碳热流成像和130℃二氧化碳热流成像效果图。

本领域的技术人员容易理解，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种红外成像导引头热流成像测试装置，其特征在于，所述装置包括恒温加热腔、隔热导管、喷嘴、多路气体阀门、图像采集模块、监视模块，

所述多路气体阀门用于将不同气体混合后通过导管输出至恒温加热腔；

所述恒温加热腔用于对腔内的气体进行恒温加热；

所述隔热导管一端连接恒温加热腔，另一端连接喷嘴，用于隔热输送加热后的气体；

所述喷嘴用于将通过隔热导管输送的气体喷向红外成像导引头头罩；

所述图像采集模块与红外成像导引头相连，用于采集和存储红外成像导引头输出的图像数据；

所述监视模块与红外成像导引头相连，用于实时观察红外成像导引头的红外图像。

2.如权利要求1所述的红外成像导引头热流成像测试装置，其特征在于，所述恒温加热腔包括壳体、电阻丝和温度控制模块，所述电阻丝和温度控制模块均位于壳体内，电阻丝用于对腔体内的气体进行加热，温度控制模块用于对腔内气体加热温度进行控制，以保证电阻丝对腔体内气体的加热为恒温加热。

3.如权利要求1或2所述的红外成像导引头热流成像测试装置，其特征在于，所述喷嘴内设置有测温热电偶，用于对喷出的气流温度进行监测。