CN109341871A - 一种采用内部控温技术提高红外辐射计信噪比的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种采用内部控温技术提高红外辐射计信噪比的方法，将组成红外辐射计的光学系统、滤光片、视场光栏、斩波器、椭球反射镜、低背景源、红外探测器封装在密封腔体内，并在密闭腔体的内壁上贴装固定半导体制冷器，在密闭腔体内红外探测器一侧安装有测温铂电阻；在密闭腔体壁面上安装有温控器；所述半导体制冷器与测温铂电阻和温控器连接，测温铂电阻实时采集红外探测器周围空间的温度并反馈给温控器；温控器控制半导体制冷器调节红外辐射计内部温度，使红外辐射计内部温度保持设定温度，提高红外辐射计的信噪比。本发明通过控制系统内部温度能够有效解决系统内部元器件发热引起的杂散信号变化的问题。
Description
技术领域
本发明属于光学计量领域，涉及一种提高红外辐射计信噪比的方法，尤其涉及一种采用内部控温技术提高红外辐射计信噪比的方法。
背景技术
红外辐射探测技术广泛应用于工业、医疗、国防、信息科学、生物技术等诸多领域，如钢水、钢锭的温度测量，热接点检测，飞机着陆助航，高压电路温度检测，热漏检测，人体温度非接触测量，煤矿中松散岩石的微小温差探测等，各种红外辐射计是获得红外辐射特性的基本手段。现有红外辐射计由光学系统、滤光片、视场光栏、斩波器、椭球反射镜、低背景源、红外探测器组成，其内部没有温控仪器。
在实际进行红外辐射探测时，目前都是通过较长的预热时间来使红外辐射计内部温度达到热平衡，再开始测量，带来的问题是降低了测量效率，而且受外部环境温度影响较大，当外部环境温度变化大时，会引起红外辐射计内温度发生较大变化，从而导致杂散辐射发生较大的变化，该杂散辐射变化越大，给探测结果造成的影响越大，甚至会因为噪声过大造成探测设备信号饱和或严重失真，导致测量失败。而且红外辐射计内连续变化的温度也会使测量系统的信噪比连续发生变化，这种变化是无规律的，难以在测量结果中依靠数据处理来消除。因此，如何抑制红外辐射计内部这种变化的杂散辐射，提高红外辐射计信噪比是测量结果准确与否的关键问题。
发明内容
为了提高红外辐射计信噪比，本发明提出了一种采用内部控温技术提高红外辐射计信噪比的方法。
本发明的技术方案为：
所述一种采用内部控温技术提高红外辐射计信噪比的方法，其特征在于：将组成红外辐射计的光学系统、滤光片、视场光栏、斩波器、椭球反射镜、低背景源、红外探测器封装在密封腔体内，并在密闭腔体的内壁上贴装固定半导体制冷器，在密闭腔体内红外探测器一侧安装有测温铂电阻；在密闭腔体壁面上安装有温控器；所述半导体制冷器与测温铂电阻和温控器连接，测温铂电阻实时采集红外探测器周围空间的温度并反馈给温控器；温控器控制半导体制冷器调节红外辐射计内部温度，使红外辐射计内部温度保持设定温度，提高红外辐射计的信噪比。
有益效果
相比于目前很多红外辐射探测系统利用较长的预热时间来使测量系统内部温度达到热平衡后再开始测量的方式，本发明通过控制系统内部温度能够有效解决系统内部元器件发热引起的杂散信号变化的问题。并且，通过预热达到热平衡的方法无法解决外部温度变化较快引起测试系统内部温度快速变化的影响。而本发明能够解决该问题。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本发明红外辐射计的组成示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
本实施例中采用内部控温技术的红外辐射测量系统包括光学系统1、滤光片2、视场光阑3、斩波器4、椭球反射镜5、低背景源6、红外探测器7、测温铂电阻8、温控器9、半导体制冷器10和仪器罩11。光学系统、滤光片、视场光栏、斩波器、椭球反射镜、低背景源、红外探测器封装在密封的仪器罩内。
入射的被测红外信号入射至光学系统1，并经所述光学系统1会聚后入射至滤光片2，滤光片2可按照测试需求选取合适波段，本实施例中滤光片2由(3～5)μm和(8～12)μm两组波段构成，透过率大于70％。经所述滤光片2滤光后入射至视场光阑3，并会聚于视场光阑3通光孔。视场光阑3将进入光学系统1的目标外的环境信号尽可能的滤除，视场光阑3通常由一组光阑组成，可按照测试需求更换。经所述视场光阑3入射至斩波器4，利用斩波器4将直流探测信号转换为交流信号，利于有用信号的提取。经所述斩波器4后入射至椭球反射镜5，椭球反射镜5将光学系统对目标在视场光阑处成的像再次成像到红外探测器探测面。所述低背景源6采用杜瓦结构，内部灌注液氮，液氮通过红外窗口辐射向红外探测器探测面，减少杂散辐射的影响，提供低背景。
所述半导体制冷器贴于红外辐射计仪器罩内壁，在密闭仪器罩内红外探测器一侧安装有测温铂电阻；在密闭仪器罩壁面上安装有温控器；所述半导体制冷器与测温铂电阻和温控器连接，测温铂电阻实时采集红外探测器周围空间的温度并反馈给温控器；当由于元器件发热、外界阳光照射、输入信号逐渐热积累等造成红外辐射计内部温度升高且超过温控器设定的温度时，温控器控制半导体制冷器工作，使红外辐射计内部的温度保持在设定温度，避免了因红外辐射探测系统内部温度变化带来变化的杂散辐射导致探测系统信噪比变差的情况。同时，在红外探测器前添加一个低背景源为红外探测器提供稳定的低背景，也有利于提高探测系统的信噪比。
本发明通过对红外辐射计内部温度升高的抑制，显著的提高了红外辐射计的信噪比，外界温度越高、工作时间越长，该方法的作用越明显。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (2)
1.一种采用内部控温技术提高红外辐射计信噪比的方法，其特征在于：将组成红外辐射计的光学系统、滤光片、视场光栏、斩波器、椭球反射镜、低背景源、红外探测器封装在密封腔体内，并在密闭腔体的内壁上贴装固定半导体制冷器，在密闭腔体内红外探测器一侧安装有测温铂电阻；在密闭腔体壁面上安装有温控器；所述半导体制冷器与测温铂电阻和温控器连接，测温铂电阻实时采集红外探测器周围空间的温度并反馈给温控器；温控器控制半导体制冷器调节红外辐射计内部温度，使红外辐射计内部温度保持设定温度，提高红外辐射计的信噪比。
2.根据权利要求1所述一种采用内部控温技术提高红外辐射计信噪比的方法，其特征在于：低背景源采用杜瓦结构，内部灌注液氮，液氮通过红外窗口辐射向红外探测器探测面，减少杂散辐射的影响，提供低背景。
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110308504A (zh) * | 2019-06-20 | 2019-10-08 | 上海微波技术研究所（中国电子科技集团公司第五十研究所） | 冷光阑与探测器系统 |
| CN111351581A (zh) * | 2020-03-17 | 2020-06-30 | 南京理工大学 | 控温红外热成像仪及其控温方法 |
| CN113125014A (zh) * | 2020-01-15 | 2021-07-16 | 广东小天才科技有限公司 | 一种红外测体温的方法、电子设备、可读存储介质 |
| CN114414419A (zh) * | 2022-01-25 | 2022-04-29 | 河南理工大学 | 基于Hopkinson杆的瞬态测温系统 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20080037610A1 (en) * | 2006-08-11 | 2008-02-14 | Japan Aerospace Exploration Agency, Institute Of Space And Astronautical Sciencec | Method of temperature measurement and temperature-measuring device using the same |
| CN201903399U (zh) * | 2010-10-27 | 2011-07-20 | 中国计量科学研究院 | 一种照度辐射温度计 |
| CN103743489A (zh) * | 2014-01-01 | 2014-04-23 | 西安应用光学研究所 | 基于标准面源黑体的红外辐射计标定方法 |
| CN204514478U (zh) * | 2015-04-16 | 2015-07-29 | 无锡市星迪仪器有限公司 | 内置恒温源的红外热像仪 |
| CN104880254A (zh) * | 2015-06-12 | 2015-09-02 | 中国电子科技集团公司第十三研究所 | 用于显微红外热像仪响应时间参数测试的模拟脉冲温度源 |
| CN106323463A (zh) * | 2016-08-16 | 2017-01-11 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 用于太阳辐照度定标的低温辐射计及其内部直连式热结构 |
-
2018
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20080037610A1 (en) * | 2006-08-11 | 2008-02-14 | Japan Aerospace Exploration Agency, Institute Of Space And Astronautical Sciencec | Method of temperature measurement and temperature-measuring device using the same |
| CN201903399U (zh) * | 2010-10-27 | 2011-07-20 | 中国计量科学研究院 | 一种照度辐射温度计 |
| CN103743489A (zh) * | 2014-01-01 | 2014-04-23 | 西安应用光学研究所 | 基于标准面源黑体的红外辐射计标定方法 |
| CN204514478U (zh) * | 2015-04-16 | 2015-07-29 | 无锡市星迪仪器有限公司 | 内置恒温源的红外热像仪 |
| CN104880254A (zh) * | 2015-06-12 | 2015-09-02 | 中国电子科技集团公司第十三研究所 | 用于显微红外热像仪响应时间参数测试的模拟脉冲温度源 |
| CN106323463A (zh) * | 2016-08-16 | 2017-01-11 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 用于太阳辐照度定标的低温辐射计及其内部直连式热结构 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110308504A (zh) * | 2019-06-20 | 2019-10-08 | 上海微波技术研究所（中国电子科技集团公司第五十研究所） | 冷光阑与探测器系统 |
| CN113125014A (zh) * | 2020-01-15 | 2021-07-16 | 广东小天才科技有限公司 | 一种红外测体温的方法、电子设备、可读存储介质 |
| CN111351581A (zh) * | 2020-03-17 | 2020-06-30 | 南京理工大学 | 控温红外热成像仪及其控温方法 |
| CN114414419A (zh) * | 2022-01-25 | 2022-04-29 | 河南理工大学 | 基于Hopkinson杆的瞬态测温系统 |
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