CN110579283B - Hdr动态红外辐射源阵列靶标 - Google Patents
Hdr动态红外辐射源阵列靶标 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110579283B CN110579283B CN201910882789.0A CN201910882789A CN110579283B CN 110579283 B CN110579283 B CN 110579283B CN 201910882789 A CN201910882789 A CN 201910882789A CN 110579283 B CN110579283 B CN 110579283B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- radiation source
- infrared radiation
- dynamic
- hdr
- temperature
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000005855 radiation Effects 0.000 title claims abstract description 107
- 238000001931 thermography Methods 0.000 claims abstract description 19
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims abstract description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 4
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 claims 1
- 238000003331 infrared imaging Methods 0.000 abstract description 2
- 238000011056 performance test Methods 0.000 abstract 1
- 229910000623 nickel–chromium alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- VNNRSPGTAMTISX-UHFFFAOYSA-N chromium nickel Chemical compound [Cr].[Ni] VNNRSPGTAMTISX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- PFNQVRZLDWYSCW-UHFFFAOYSA-N (fluoren-9-ylideneamino) n-naphthalen-1-ylcarbamate Chemical compound C12=CC=CC=C2C2=CC=CC=C2C1=NOC(=O)NC1=CC=CC2=CC=CC=C12 PFNQVRZLDWYSCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005485 electric heating Methods 0.000 description 1
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 229910000953 kanthal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
- G01J5/10—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors
- G01J5/20—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors using resistors, thermistors or semiconductors sensitive to radiation, e.g. photoconductive devices
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
- G01J5/80—Calibration
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
- G01J2005/0077—Imaging
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
- G01J5/10—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors
- G01J5/20—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors using resistors, thermistors or semiconductors sensitive to radiation, e.g. photoconductive devices
- G01J2005/202—Arrays
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
Abstract
本发明涉及一种HDR动态红外辐射源阵列靶标，属于高动态红外成像技术领域。HDR动态红外辐射源阵列靶标由动态红外辐射源阵列、辐射源程控(模拟)驱动电路、FPGA控制电路(下位机)、箱体、控制与处理计算机(上位机)等部分组成。阵列靶标按照稳态高温区、稳态低温区、在一定范围内程控调谐的动态温度区进行二维辐射源阵列排布。首先，通过上位机在下位机上预先设置温度调制规律以及辐射源之间的相位差；然后在上位机触发控制下，HDR动态红外辐射源阵列靶标按照下位机的设定，通过辐射源程控驱动电路驱动阵列靶标上的各辐射单元，为HDR热成像系统的动态范围性能测试提供高动态的目标场景辐射，进而实现对HDR热成像系统动态范围性能的测试评价。
Description
技术领域
本发明涉及一种HDR动态红外辐射源阵列靶标，特别涉及一种高动态范围(HDR,High-Dynamic Range)动态红外辐射源阵列靶标，适用于HDR热成像系统动态范围性能的测试；属于高动态红外成像技术领域。
背景技术
热成像技术可根据景物温度或表面特性差异所形成的辐射差，以图像方式将景物辐射差异表现出来，具有被动成像、隐蔽性好、抗干扰能力强、可全天候工作等优点，在军事、工业、医疗、航空航天等领域有着广泛的应用。但在实际应用中，常规热成像系统视场中出现强辐射源(例如太阳、火焰等)时，场景辐射范围超过了系统响应的动态范围(约50～60dB)，使得图像出现高温区域局部饱和或常温区域灰度压缩现象，致使场景目标丢失等，影响热成像系统的正常工作。为此，目前国际上发展了高动态范围(HDR,High-DynamicRange)热成像技术，使得系统的温度动态范围达到90～100dB以上，可适应温差达1000℃以上的目标场景成像，具有更好的环境适应性。但是目前没有公认的对HDR热成像系统HDR动态范围性能的测试方法和仪器，其中一个核心问题是缺乏HDR动态红外辐射源靶标。
发明内容
本发明的目的是提供一种HDR动态红外辐射源阵列靶标，该靶标用于测试现有HDR热成像系统的动态范围性能。
本发明的目的是通过如下技术方案实现的。
HDR动态红外辐射源阵列靶标，包括：动态红外辐射源阵列、辐射源(模拟)驱动电路、FPGA控制电路(下位机)、箱体、控制与处理计算机(上位机)。动态红外辐射源阵列、辐射源驱动电路和FPGA控制电路封装在箱体内；
所述动态红外辐射源阵列分为稳态低温、动态可调谐中温和稳态高温三个区域；每个区域均设置若干个红外辐射源；
动态红外辐射源阵列的每个红外辐射源具有独立的程控驱动电路(即独立的电源)，并预先通过上位机在下位机设置温度调制规律(波形与频率)以及辐射源之间的相位差；之后在上位机的指令控制下，驱动下位机控制的辐射源(模拟)驱动电路实现对辐射单元的温度控制与调节；
所述动态可调谐中温区域中的红外辐射源数量不低于两个；
通过红外辐射功率计对辐射源特别是动态辐射源的功率进行标定。
实际测试时，将待测HDR热成像系统调焦成像于HDR动态红外辐射源阵列靶标，在上位机的同步控制下，采集待测HDR热成像系统输出的数字视频图像，通过多周期的序列图像中对应辐射源的灰度(温度)及其变化分析比较，确定高温、低温，特别是可调谐中温辐射源区域温度的再现性，实现对HDR热成像系统动态范围性能的测试评价。
有益效果
本发明可用于测试HDR热成像系统的动态范围性能。在上位机控制下，HDR动态红外辐射源阵列靶标依照设定产生动态温度输出，模拟热源目标复杂多变的环境，极大地方便了测试，使测试可在实验室环境进行。
附图说明
图1为本发明的红外辐射源阵列工作原理示意图；
图2为本发明的外观示意图；
图3为本发明的红外辐射源阵列正面结构实施示意图。
图中：1—红外辐射源，2—箱体。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
实施例
HDR动态红外辐射源阵列靶标由动态红外辐射源阵列、辐射源程控(模拟)驱动电路、FPGA控制电路(下位机)、箱体、控制与处理计算机(上位机)等部分组成，如图1所示。
箱体统一封装动态红外辐射源阵列、辐射源程控驱动电路和FPGA控制电路，箱体内部电路与上位机通过RS232接口进行通信，如图2所示。
阵列靶标按照稳态高温区、稳态低温区、在一定范围内程控调谐的动态温度区进行二维辐射源阵列排布。
现采用两只低温稳态红外辐射源、六只中温动态可调谐红外辐射源和两只高温稳态红外辐射源，共计十只红外辐射源排布于箱体表面形成阵列，如图3所示。
所述低温稳态红外辐射源由半导体制冷片(TEC，Thermo Electric Cooler)、Pt100热敏电阻、外壳(光器件TO-8规格封装)、窗口等部分组成。TEC冷端可控温度范围-30℃～23℃(常温)，使用Pt100热敏电阻进行精确测温。为防止TEC冷端表面结霜，将TEC完整封装到内部填充氮气的密闭外壳(光器件TO-8规格封装)中，窗口为硒化锌材料，透过红外波段0.6～20μm。低温稳态红外辐射源工作时，利用热敏电阻实时测量TEC冷端温度，并动态调整TEC冷端温度至理想温度。
所述动态可调谐中温红外辐射源电热元件由高发射率镍铬合金(NiCr)制成，动态可调谐温度范围23℃～700℃。NiCr细丝由超薄金属条制成，金属条具有非常高的表面与体积比，因此基于NiCr的红外辐射源具有非常短的热时间常数，加热、冷却或调节非常迅速。该辐射源可运行于调谐模式或稳态模式。
所述高温稳态红外辐射源使用EK-8620红外辐射源，可调温度范围23℃～1050℃。EK-8620稳态红外辐射源电热元件由Kanthal细丝以圆柱形线圈的形式缠绕，并使用光器件TO-8规格封装。EK-8620在稳定状态下工作，具有恒定的低压直流输入，使用寿命长。
采用上述三类辐射源排布成的阵列靶标温度范围-30℃～1050℃。
动态红外辐射源阵列的每个红外辐射源具有独立的程控驱动电路(即独立的电源)，并预先通过上位机在下位机设置温度调制规律(波形与频率)以及辐射源之间的相位差；之后在上位机的指令控制下，驱动下位机控制的辐射源(模拟)驱动电路实现对辐射单元的温度控制与调节。
HDR动态红外辐射源阵列靶标可工作于以下状态：
a.HDR动态红外辐射源阵列靶标工作于稳态模式：两只低温稳态红外辐射源温度分别稳定在-30℃和-10℃，两只高温稳态红外辐射源温度分别稳定在950℃和1050℃，六只中温动态红外辐射源温度在23℃～700℃之间保持一个稳定值。
b.HDR动态红外辐射源阵列靶标工作于动态模式：两只低温稳态红外辐射源温度分别稳定在-30℃和-10℃，两只高温稳态红外辐射源温度分别稳定在950℃和1050℃。预先通过上位机在FPGA控制电路(下位机)设置温度变化波形为三角波，相邻三角波之间的相位差π/6。六只中温动态红外辐射源从23℃开始逐渐升温，按照设定的时间周期和控温关系周期性调制驱动辐射源，使得整个HDR动态红外辐射源阵列靶标形成在高温和低温稳态红外辐射源确定的HDR红外辐射范围下，中温动态辐射源输出具有周期性和设定相位差的六个红外辐射。这种具有周期性和设定相位差的红外辐射模拟了复杂热源环境中多个动态目标的温度变化。
实际测试时，将待测HDR热成像系统调焦成像于HDR动态红外辐射源阵列靶标，在上位机的同步控制下，采集待测HDR热成像系统输出的数字视频图像，通过多周期的序列图像中对应辐射源的灰度(温度)及其变化分析比较，确定高温、低温，特别是可调谐中温辐射源区域温度的再现性，实现对HDR热成像系统动态范围性能的测试评价。
以上所述的具体描述，对发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、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.HDR动态红外辐射源阵列靶标，其特征在于：包括：动态红外辐射源阵列、辐射源驱动电路、FPGA控制电路、箱体、控制与处理计算机，其中，FPGA控制电路作为下位机，控制与处理计算机作为上位机，动态红外辐射源阵列、辐射源驱动电路和FPGA控制电路封装在箱体内；
动态红外辐射源阵列的每个红外辐射源具有独立的程控驱动电路，并预先通过上位机在下位机设置温度调制规律以及辐射源之间的相位差；之后在上位机的指令控制下，通过下位机控制的辐射源驱动电路实现对辐射单元的温度控制与调节；
通过红外辐射功率计对动态辐射源的功率进行标定；所述动态红外辐射源阵列分为稳态低温、动态可调谐中温和稳态高温三个区域；
实际测试时，将待测HDR热成像系统调焦成像于HDR动态红外辐射源阵列靶标，在上位机的同步控制下，采集待测HDR热成像系统输出的数字视频图像，通过多周期的序列图像中对应辐射源的灰度及其变化分析比较，确定高温、低温和动态可调谐中温辐射源区域温度的再现性，实现对HDR热成像系统动态范围性能的测试评价。
2.如权利要求1所述的HDR动态红外辐射源阵列靶标，其特征在于：所述动态红外辐射源阵列所分的三个区域均设置若干个红外辐射源；所述动态可调谐中温区的红外辐射源数量不低于两个。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910882789.0A CN110579283B (zh) | 2019-09-18 | 2019-09-18 | Hdr动态红外辐射源阵列靶标 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910882789.0A CN110579283B (zh) | 2019-09-18 | 2019-09-18 | Hdr动态红外辐射源阵列靶标 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110579283A CN110579283A (zh) | 2019-12-17 |
| CN110579283B true CN110579283B (zh) | 2020-08-11 |
Family
ID=68811488
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910882789.0A Active CN110579283B (zh) | 2019-09-18 | 2019-09-18 | Hdr动态红外辐射源阵列靶标 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110579283B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111521068B (zh) * | 2020-03-18 | 2022-04-12 | 哈尔滨新光光电科技股份有限公司 | 一种红外点源引偏装置及控制方法 |
| CN116625528B (zh) * | 2023-07-25 | 2023-10-31 | 南京理工大学 | 大动态范围红外辐射源测试系统的设计方法及系统应用 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101303257A (zh) * | 2008-06-26 | 2008-11-12 | 中国电力科学研究院 | 一种测量长间隙空气电弧等离子体温度的方法 |
| CN102393250A (zh) * | 2011-07-26 | 2012-03-28 | 电子科技大学 | 一种获取红外焦平面探测器最佳偏置电压的方法和装置 |
| CN109374261A (zh) * | 2018-11-22 | 2019-02-22 | 中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所 | 一种基于靶标切换的多光轴一致性检测设备及方法 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW200733712A (en) * | 2006-02-23 | 2007-09-01 | Microtek Int Inc | Structures and methods thereof for a scanner with two CCD arrays |
| CN102109381B (zh) * | 2010-11-30 | 2012-05-23 | 南京理工大学 | 微测辐射热计自适应动态范围设计方法 |
| US20140267758A1 (en) * | 2013-03-15 | 2014-09-18 | Pelco, Inc. | Stereo infrared detector |
| CN103335721B (zh) * | 2013-06-21 | 2015-10-21 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | 基于场景匹配的红外焦平面阵列动态盲元检测方法 |
| CN104618664B (zh) * | 2014-12-26 | 2017-11-24 | 昆明物理研究所 | 一种基于自适应积分时间的嵌入式红外图像超帧处理方法 |
| CN109660743B (zh) * | 2018-12-21 | 2021-06-08 | 南京理工大学 | 一种制冷型红外热像仪高动态范围成像的实现方法 |
-
2019
- 2019-09-18 CN CN201910882789.0A patent/CN110579283B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101303257A (zh) * | 2008-06-26 | 2008-11-12 | 中国电力科学研究院 | 一种测量长间隙空气电弧等离子体温度的方法 |
| CN102393250A (zh) * | 2011-07-26 | 2012-03-28 | 电子科技大学 | 一种获取红外焦平面探测器最佳偏置电压的方法和装置 |
| CN109374261A (zh) * | 2018-11-22 | 2019-02-22 | 中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所 | 一种基于靶标切换的多光轴一致性检测设备及方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110579283A (zh) | 2019-12-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110579283B (zh) | Hdr动态红外辐射源阵列靶标 | |
| CN104731131B (zh) | 航天器热真空试验温度控制方法 | |
| CN107677375B (zh) | 一种红外辐射测量系统定标装置及定标方法 | |
| US6127679A (en) | Thermal sensing system having a fast response calibration device | |
| CN102685546B (zh) | 红外谱段星上全动态范围多点辐射定标装置及定标方法 | |
| CN102928343B (zh) | 高温材料发射率测量方法和系统 | |
| CN104634458A (zh) | 一种测温标定系统及测温方法 | |
| CN103677011B (zh) | 一种适用于真空条件下面源黑体宽温度范围控制系统 | |
| CN106352981A (zh) | 一种光纤光谱仪的多维度复杂校准方法 | |
| CN105372848A (zh) | 一种红外微辐射阵列 | |
| CN105203940A (zh) | 一种热电元件可靠性评价系统及方法 | |
| CN110823943A (zh) | 一种模块化结构超快扫描量热仪 | |
| Torres et al. | Limitations of a thermal camera in measuring surface temperature of laser‐irradiated tissues | |
| CN109213231A (zh) | 温度控制系统 | |
| Butler et al. | Low-cost uncooled microbolometer imaging system for dual use | |
| CN105045308A (zh) | 一种应用于空间环境的半导体制冷器闭环控制方法 | |
| CN103344341A (zh) | 一种辐射测温装置及其温控方法 | |
| CN1863014B (zh) | 无制冷激光器的消光比参数的温度补偿方法及装置 | |
| CN110514854B (zh) | 一种提高全自动免疫分析仪测量稳定性的装置及控制方法 | |
| Yang et al. | A study on surface-temperature measurement by means of a vacuum-arc cathode under different current conditions | |
| KR20200083037A (ko) | 열화상 장치 | |
| CN110231516B (zh) | 一种快速可变温微波噪声源 | |
| CN208607541U (zh) | 温度控制装置 | |
| Nunak et al. | Surrounding effects on temperature and emissivity measurement of equipment in electrical distribution system | |
| Zhang et al. | Testing and analysing of 256× 256 MOS resistor array for IR scene projector |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |