CN112964714A - 适应低温真空冷舱环境的微弱红外辐射度测量装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适应低温真空冷舱环境的微弱红外辐射度测量装置，包括低温真空冷舱，低温真空冷舱内部布置由低温控制反射式斩波器、低温电机、液氮制冷辐射体、设定发射率控温辐射体、被测红外辐射体、红外镜头、冷光阑和红外探测器组成的光学探测设备；低温真空冷舱外部布置由信号处理机构、驱动控制机构和温度控制机构组成的控制设备。本发明采用上述结构的适应低温真空冷舱环境的微弱红外辐射度测量装置，首先采用设定发射率、温度和辐射光谱的辐射体对测量装置进行标定，得到信号幅值与探测波段内辐射功率的关系，再使用测量装置对被测目标进行测量，根据标定的对应关系即可准确测得目标的辐射强度，从而实现了微弱红外目标辐射的测量。
Description
技术领域
本发明涉及一种红外光学技术，尤其涉及一种适应低温真空冷舱环境的微弱红外辐射度测量装置及方法。
背景技术
随着红外探测技术的发展，先进红外探测装置可实现对空间目标的远距离探测。为了在其研制、生产和使用生命周期内对探测性能进行测试，往往需要在地面建立相应的测试环境，即使用低温真空冷舱模拟太空环境，并构建微弱红外辐射系统模拟红外目标。对所构建红外目标的辐射出射度进行测量和标定，使其保持正常稳定状态，是后续先进红外探测装置性能实验的基础。
而对微弱红外目标辐射性能的准确测量一直是一个技术难点。因为周围任意具有温度的物体均为红外辐射体，导致目标的辐射信号淹没在背景中，且测量结果中的背景辐射量较难剔除，特别是当到达探测器处的辐射功率低于探测器噪声等效功率时，很难从高的直流背景和随时间起伏的噪声中获得目标的辐射量。此外，目前常用的测量装置也难以满足低冷、真空的冷舱工作环境要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种适应低温真空冷舱环境的微弱红外辐射度测量装置，首先采用设定发射率、温度和辐射光谱的辐射体对测量装置进行标定，得到信号幅值与探测波段内辐射功率的关系，再使用测量装置对被测目标进行测量，根据标定的对应关系即可准确测得目标的辐射强度，从而实现了微弱红外目标辐射的测量。
为实现上述目的，本发明提供了适应低温真空冷舱环境的微弱红外辐射度测量装置，包括低温真空冷舱以及分别与所述低温真空冷舱连接的抽真空机构和液氮制冷机构，所述低温真空冷舱内部布置有光学探测设备，所述光学探测设备包括低温控制反射式斩波器、低温电机、液氮制冷辐射体、设定发射率控温辐射体、被测红外辐射体、红外镜头、冷光阑和红外探测器；
所述低温真空冷舱外部布置有控制设备，所述控制设备包括信号处理机构、驱动控制机构和温度控制机构；
对应所述低温控制反射式斩波器的反射板的正面分别布置有所述设定发射率控温辐射体和所述被测红外辐射体，所述设定发射率控温辐射体和所述被测红外辐射体分别固定于平移台的两端，所述低温控制反射式斩波器的反射板的反面与所述液氮制冷辐射体紧贴；
所述低温控制反射式斩波器、所述红外镜头、所述冷光阑与所述红外探测器经光路依次连通，所述红外探测器的信号输出端与所述信号处理机构相连，所述低温控制反射式斩波器还经所述低温电机与所述驱动控制机构连接，所述低温控制反射式斩波器、所述低温电机、所述液氮制冷辐射体、所述设定发射率控温辐射体和所述红外探测器均与所述温度控制机构相连；
所述低温电机还与所述驱动控制机构相连，所述驱动控制机构包括电机驱动器和电机控制器。
优选的，所述低温控制反射式斩波器的辐射面法线与所述红外镜头的光轴夹角为45°。
优选的，所述温度控制机构包括液氮制冷循环系统和与所述液氮制冷循环系统相连的温度控制系统，所述液氮制冷循环系统还分别与所述低温电机、所述液氮制冷辐射体和所述红外探测器相连，所述温度控制系统还分别与所述设定发射率控温辐射体、所述低温控制反射式斩波器和所述液氮制冷辐射体相连。
优选的，所述液氮制冷辐射体表面贴附有第一测温传感器，所述低温电机的电机轴上贴附有第二测温传感器，所述第一测温传感器和所述第二测温传感器均与所述液氮制冷循环系统相连，所述第一测温传感器和所述第二测温传感器均为测温电阻。
优选的，所述信号处理机构包括依次与所述红外探测器相连的低噪声信号放大器、高分辨率信号采集器、信号预处理系统、用于检测微弱信号的混沌检测系统和输出显示系统。
优选的，所述红外探测器为经液氮制冷的碲镉汞探测器，其峰值波长处的D*值为3×1010；
所述高分辨率信号采集器为24位高分辨率信号采集器；
所述混沌检测系统为混沌Duffing振子系统。
优选的，所述低温控制反射式斩波器的反射板的正反两面均设置为反射面，所述反射面由低线性膨胀系数材料制成，所述低线性膨胀系数材料为铟钢；
所述低温控制反射式斩波器经铟钢轴套与所述低温电机的电机轴连接；
所述反射面的直径为120mm。
优选的，所述液氮制冷辐射体的材质为纯铜，尺寸为100mm×100mm，且所述液氮制冷辐射体内部设有液氮制冷管路，所述液氮制冷管路经分别开设于所述液氮制冷辐射体顶端的入口和出口与所述液氮制冷循环系统连通。
基于低温真空冷舱环境的微弱红外辐射度测量装置的方法，包括以下步骤：
S1、对低温真空冷舱抽真空
首先经抽真空机构将低温真空冷舱内的真空度抽至10-3Pa，然后开启液氮制冷机构，将低温真空冷舱内的温度降至100K；
S2、辐射体温度设定
打开液氮制冷循环系统和温度控制系统，将液氮制冷辐射体的温度控制在80K，同时将设定发射率控温辐射体的温度控制在100K，在此过程中因低温控制反射式斩波器紧贴液氮制冷辐射体，故依靠液氮制冷辐射体将其温度控制在液氮温度；
S3、对装置进行标定
S31、开启电机驱动器和电机控制器，将低温控制反射式斩波器转出探测视场，同时开启高分辨率信号采集器对此时的背景信号进行采集，聚焦至冷光阑，而后经红外探测器将采集的信号传递至信号处理机构的混沌系统；
S32、获得仅有预处理后背景信号输入情况下混沌系统的状态变化阈值，并记为A0；
S33、经平移台将设定发射率控温辐射体辐射移入低温控制反射式斩波器的视场；
S34、开启设定发射率控温辐射体，并经温度控制机构设置设定发射率控温辐射体温度为温度T，此时控制低温电机以固定转速运动，通过高分辨率信号采集器对设定发射率控温辐射体辐射并经过低温控制反射式斩波器斩波调制的信号进行采集，然后经信号预处理系统和传递至混沌检测系统；
S35、混沌系统获得调制信号和背景信号同时输入情况下混沌系统的状态变化阈值，并记为A(T)；
S36、对两次探测采集的辐射来源进行分析可得
Ad＝A(T)-A0＝C·(Ps+Pm-Pb)
其中，Ad为调制信号和背景信号同时输入情况下的信号幅值，Ps为设定发射率控温辐射体的辐射功率，Pm为低温控制反射式斩波器的辐射功率，Pb为液氮制冷辐射体的辐射功率，C为响应常数，由于低温控制反射式斩波器和液氮制冷辐射体的温度始终稳定控制在一固定值，因此为常数，由此当设定发射率控温辐射体的温度改变时，将得到Ad与设定发射率控温辐射体的辐射功率之间的关系曲线；
S37、将设定发射率控温辐射体辐射移出低温控制反射式斩波器的视场；
S4、对被测目标进行测量
S41、将被测红外辐射体移入低温控制反射式斩波器的视场；
S42、控制低温电机以固定转速运转，同时开启高分辨率信号采集器对被测红外辐射体的辐射进行采集，聚焦至冷光阑，而后经红外探测器将采集的信号传递至信号处理机构的混沌系统；
S43、获得被测调制信号和背景信号同时输入情况下混沌系统的状态变化阈值，并记为A2；
S44、计算
A′d＝A2-A0＝C·(Pw+Pm-Pb)
其中，Ad′为被测调制信号和背景信号同时输入情况下的信号幅值；
S5、根据步骤S3获得的Ad与Ps之间的关系曲线的对应关系，结合Ad′值，即可得到被测微弱红外辐射体的辐射功率。
优选的，在步骤S32中获得仅有预处理后背景信号输入情况下混沌Duffing振子系统的状态变化阈值A0＝0.7257475768916V；
在步骤S42中低温电机的转速为30转/分钟转动时，设定发射率控温辐射体和被测红外辐射体的辐射信号与液氮制冷辐射体的辐射信号交替被红外探测器接收，形成调制频率为1Hz的调制信号并传递至混沌系统；
在步骤S43中将由步骤S42获得的1Hz的调制信号和背景信号同时输入情况下混沌系统的状态变化阈值A2＝0.7257473793878V；
在步骤S44中Ad'＝1.802716×10-7×ω2＝1.975038×10-7×(2π)2＝7.79713749×10-6V；
在步骤S45中由Ad与Ps的关系曲线可得，探测波段内红外辐射功率为8.57965×10-11W，从而实现低至10-11W量级红外辐射功率的测量。
本发明具有以下有益效果：
(1)本发明采用液氮制冷辐射体并通过温度控制，构造一个超弱的稳定背景辐射，使弱红外辐射信号的检测成为可能；
(2)本发明采用低温控制反射式斩波器实现对微弱红外信号的调制，同时通过将其温度稳定控制在接近液氮温度水平，并借助本身的低发射率和法线大方向角，最大限度的降低了自身辐射对测量结果的影响；
(3)本发明采用低温电机控制低温控制反射式斩波器对微弱红外辐射信号进行低频调制，配合对已知周期信号幅值变化及其敏感的混沌系统，实现对低信噪比条件下微弱周期信号幅值和相位的检测，提高了探测灵敏度和测量精度；
(4)本发明所采用的光学系统和斩波调制系统全面的考虑了低温真空冷舱的工作条件，可适应低温、真空的工作环境；同时借助低温、真空环境为探测提供了弱的红外背景辐射。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明的实施例一种适应低温真空冷舱环境的微弱红外辐射度测量装置的结构框图；
图2为本发明的实施例一种适应低温真空冷舱环境的微弱红外辐射度测量装置的混沌系统原理框图；
图3为本发明的实施例一种适应低温真空冷舱环境的微弱红外辐射度测量装置的混沌状态图；
图4为本发明的实施例一种适应低温真空冷舱环境的微弱红外辐射度测量装置的大周期状态图。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明作进一步的描述，需要说明的是，本实施例以本技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围并不限于本实施例。
图1为本发明的实施例一种适应低温真空冷舱环境的微弱红外辐射度测量装置的结构框图；图2为本发明的实施例一种适应低温真空冷舱环境的微弱红外辐射度测量装置的混沌系统原理框图；图3为本发明的实施例一种适应低温真空冷舱环境的微弱红外辐射度测量装置的混沌状态图；图4为本发明的实施例一种适应低温真空冷舱环境的微弱红外辐射度测量装置的大周期状态图，如图所示，本发明的结构包括低温真空冷舱以及分别与所述低温真空冷舱连接的抽真空机构和液氮制冷机构，以满足低冷、真空工作环境要求，所述低温真空冷舱内部布置有光学探测设备，以尽量降低自身辐射对测量的影响，所述光学探测设备包括低温控制反射式斩波器、低温电机、液氮制冷辐射体、设定发射率控温辐射体、被测红外辐射体、红外镜头、冷光阑和红外探测器；其中红外镜头采用了无热化设计，可工作于低温环境，且可尽量降低本身温度变化对其光学成像质量的影响，此外，还采用了与冷光阑匹配设计，将被测目标作为光阑成像至探测器光阑，降低了高灵敏度红外探测器接收到的杂散光。
所述低温真空冷舱外部布置有控制设备，以降低测试装置设计难度，所述控制设备包括信号处理机构、驱动控制机构和温度控制机构；
对应所述低温控制反射式斩波器的反射板的正面分别布置有所述设定发射率控温辐射体和所述被测红外辐射体，由于在被测目标与低温控制反射式斩波器间不存在任何光学元件且舱内为真空状态，因此被调制的信号仅为目标辐射信号和低温控制反射式斩波器自身辐射信号，所述设定发射率控温辐射体和所述被测红外辐射体分别固定于平移台的两端，所述低温控制反射式斩波器的反射板的反面与所述液氮制冷辐射体紧贴，将低温控制反射式斩波器温度控制在接近液氮温度水平；当低温控制反射式斩波器温度被控制在一稳定的低温时，可通过标定计算得到其辐射强度，以消除对测量结果的影响。低温电机由低温电机控制器控制并由低温电机驱动器提供动力，定速平稳转动，以实现对目标辐射信号的定频率调制；且液氮制冷辐射体的辐射面积覆盖3倍红外镜头视场，由此构建出稳定低辐射背景上的目标辐射调制信号。
所述低温控制反射式斩波器、所述红外镜头、所述冷光阑与所述红外探测器经光路依次连通，所述红外探测器的信号输出端与所述信号处理机构相连，所述低温控制反射式斩波器还经所述低温电机与所述驱动控制机构连接，低温控制反射式斩波器由低温电机带动转动，以实现对目标辐射光信号的调制，所述低温控制反射式斩波器、所述低温电机、所述液氮制冷辐射体、所述设定发射率控温辐射体和所述红外探测器均与所述温度控制机构相连；由低温控制反射式斩波器反射后的红外辐射由红外镜头收集，聚焦至高灵敏度红外探测器像面处，实现对微弱红外辐射信号的探测。
所述低温电机还与所述驱动控制机构相连，所述驱动控制机构包括电机驱动器和电机控制器，上述采集电信号、控制信号和驱动信号均通过真空穿舱法兰的航插及电缆进行传输。
优选的，所述低温控制反射式斩波器的辐射面法线与所述红外镜头的光轴夹角为45°，低温控制反射式斩波器本身温度被控制为低于或与被测目标等效黑体温度持平的水平，由于具有很低的红外发射率(小于0.1)且辐射面法线方向与红外镜头光轴夹角为45°，因此其辐射信号比被测信号至少低一个数量级，本实施例中其辐射强度比被测目标低两个数量级，因此构建出一个稳定的背底信号。
优选的，所述温度控制机构包括液氮制冷循环系统和与所述液氮制冷循环系统相连的温度控制系统，所述液氮制冷循环系统还分别与所述低温电机、所述液氮制冷辐射体和所述红外探测器相连，所述温度控制系统还分别与所述设定发射率控温辐射体、所述低温控制反射式斩波器和所述液氮制冷辐射体相连。
优选的，所述液氮制冷辐射体表面贴附有第一测温传感器，所述低温电机的电机轴上贴附有第二测温传感器，所述第一测温传感器和所述第二测温传感器均与所述液氮制冷循环系统相连，所述第一测温传感器和所述第二测温传感器均为测温电阻。
优选的，所述信号处理机构包括依次与所述红外探测器相连的低噪声信号放大器、高分辨率信号采集器、信号预处理系统、用于检测微弱信号的混沌检测系统和输出显示系统。高灵敏度红外探测器的输出信号经信号线通过穿舱传输至舱外，输入给低噪声信号放大器，实现微弱电信号的低噪声放大1000倍，然后由高分辨率信号采集器(当采集范围设置为±1.1V时，分辨率信号采集器的采集分辨率可达0.13μV)对微弱信号进行采集并送入信号预处理系统，经过信号预处理系统进行去直流和5.01Hz的低通滤波处理后，进入微弱信号混沌检测系统，利用混沌系统状态对周期信号幅值变化的敏感性将已知调制频率的被测信号从宽频噪声和直流背底(其他红外辐射)中检测出来，并输出调制信号的幅值。
优选的，所述红外探测器为经液氮制冷的碲镉汞探测器，其峰值波长处的D*值为3×1010；
所述高分辨率信号采集器为24位高分辨率信号采集器；
所述混沌检测系统为混沌Duffing振子系统，由图2可知，混沌Duffing振子系统中Drive signal为频率为1Hz的周期策动力信号，Target radiation signal为输入的调制信号，Digital Filter Design为滤波器，Add为加法器，Gain为放大器，Integrator为积分器，Fcn为振子微分方程的计算式，Scope为示波器，XY为相图观察器。由XY相图观察器得到的策动力阈值为0.7257475768916V时的相图如图3所示，为混沌状态；而当策动力幅值为0.7257475768917V时的相图如图4所示，系统转变为大周期状态，体现出Duffing振子对周期信号幅值变化的敏感性。
优选的，所述低温控制反射式斩波器的反射板的正反两面均设置为反射面，覆盖90°角；所述反射面的直径为120mm，所述反射面由低线性膨胀系数材料制成，所述低线性膨胀系数材料为铟钢，反射面对目标红外辐射具有很高的反射率；所述低温控制反射式斩波器经铟钢轴套与所述低温电机的电机轴连接。
优选的，所述液氮制冷辐射体的材质为纯铜，液氮制冷辐射体表面涂覆有高发射率材料，尺寸为100mm×100mm，且所述液氮制冷辐射体内部设有液氮制冷管路，所述液氮制冷管路经分别开设于所述液氮制冷辐射体顶端的入口和出口与所述液氮制冷循环系统连通。更具体的，所述液氮制冷辐射体经穿舱法兰与所述液氮制冷循环系统连通。
基于低温真空冷舱环境的微弱红外辐射度测量装置的方法，包括以下步骤：
S1、对低温真空冷舱抽真空
首先经抽真空机构将低温真空冷舱内的真空度抽至10-3Pa，然后开启液氮制冷机构，将低温真空冷舱内的温度降至100K；
S2、辐射体温度设定
打开液氮制冷循环系统和温度控制系统，将液氮制冷辐射体的温度控制在80K，同时将设定发射率控温辐射体的温度控制在100K，在此过程中因低温控制反射式斩波器紧贴液氮制冷辐射体，故依靠液氮制冷辐射体将其温度控制在液氮温度；
S3、对装置进行标定
S31、开启电机驱动器和电机控制器，将低温控制反射式斩波器转出探测视场，同时开启高分辨率信号采集器对此时的背景信号进行采集，聚焦至冷光阑，而后经红外探测器将采集的信号传递至信号处理机构的混沌系统；
S32、获得仅有预处理后背景信号输入情况下混沌系统的状态变化阈值，并记为A0；
S33、经平移台将设定发射率控温辐射体辐射移入低温控制反射式斩波器的视场；
S34、开启设定发射率控温辐射体，并经温度控制机构设置设定发射率控温辐射体温度为温度T，此时控制低温电机以固定转速运动，通过高分辨率信号采集器对设定发射率控温辐射体辐射并经过低温控制反射式斩波器斩波调制的信号进行采集，然后经信号预处理系统和传递至混沌检测系统；
S35、混沌系统获得调制信号和背景信号同时输入情况下混沌系统的状态变化阈值，并记为A(T)；
S36、对两次探测采集的辐射来源进行分析可得
Ad＝A(T)-A0＝C·(Ps+Pm-Pb)
其中，Ad为调制信号和背景信号同时输入情况下的信号幅值，Ps为设定发射率控温辐射体的辐射功率，Pm为低温控制反射式斩波器的辐射功率，Pb为液氮制冷辐射体的辐射功率，C为响应常数，由于低温控制反射式斩波器和液氮制冷辐射体的温度始终稳定控制在一固定值，因此为常数，由此当设定发射率控温辐射体的温度改变时，将得到Ad与设定发射率控温辐射体的辐射功率之间的关系曲线；
S37、将设定发射率控温辐射体辐射移出低温控制反射式斩波器的视场；
S4、对被测目标进行测量
S41、将被测红外辐射体移入低温控制反射式斩波器的视场；
S42、控制低温电机以固定转速运转，同时开启高分辨率信号采集器对被测红外辐射体的辐射进行采集，聚焦至冷光阑，而后经红外探测器将采集的信号传递至信号处理机构的混沌系统；
S43、获得被测调制信号和背景信号同时输入情况下混沌系统的状态变化阈值，并记为A2；
S44、计算
A′d＝A2-A0＝C·(Pw+Pm-Pb)
其中，Ad′为被测调制信号和背景信号同时输入情况下的信号幅值；
S5、根据步骤S3获得的Ad与Ps之间的关系曲线的对应关系，结合Ad′值，即可得到被测微弱红外辐射体的辐射功率。
具体的，在步骤S32中获得仅有预处理后背景信号输入情况下混沌Duffing振子系统的状态变化阈值A0＝0.7257475768916V；
在步骤S42中低温电机的转速为30转/分钟转动时，设定发射率控温辐射体和被测红外辐射体的辐射信号与液氮制冷辐射体的辐射信号交替被红外探测器接收，形成调制频率为1Hz的调制信号并传递至混沌系统；
在步骤S43中将由步骤S42获得的1Hz的调制信号和背景信号同时输入情况下混沌系统的状态变化阈值A2＝0.7257473793878V；
在步骤S44中Ad'＝1.802716×10-7×ω2＝1.975038×10-7×(2π)2＝7.79713749×10-6V；
在步骤S45中由Ad与Ps的关系曲线可得，探测波段内红外辐射功率为8.57965×10-11W，从而实现低至10-11W量级红外辐射功率的测量。
因此，本发明采用上述结构的适应低温真空冷舱环境的微弱红外辐射度测量装置，使用液氮控温辐射体形成稳定冷背景、采用紧靠被测目标的高反射率控温反射式斩波器对被测信号进行低频调制，并依靠具有冷阑匹配的无热化光学系统进行辐射信号收集，以在最大限度的控制背景辐射的基础上，根据频域特点将被测信号与其他辐射信号区分开，进而，采用高分辨率信号采集系统和非线性信号处理方法，实现微弱光信号的采集和微弱电信号的鉴别，最终，通过与已知发射率控温辐射体的比对测量，实现对被测目标红外辐射强度的准确测量。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种适应低温真空冷舱环境的微弱红外辐射度测量装置，包括低温真空冷舱以及分别与所述低温真空冷舱连接的抽真空机构和液氮制冷机构，其特征在于：所述低温真空冷舱内部布置有光学探测设备，所述光学探测设备包括低温控制反射式斩波器、低温电机、液氮制冷辐射体、设定发射率控温辐射体、被测红外辐射体、红外镜头、冷光阑和红外探测器；
所述低温真空冷舱外部布置有控制设备，所述控制设备包括信号处理机构、驱动控制机构和温度控制机构；
对应所述低温控制反射式斩波器的反射板的正面分别布置有所述设定发射率控温辐射体和所述被测红外辐射体，所述设定发射率控温辐射体和所述被测红外辐射体分别固定于平移台的两端，所述低温控制反射式斩波器的反射板的反面与所述液氮制冷辐射体紧贴；
所述低温控制反射式斩波器、所述红外镜头、所述冷光阑与所述红外探测器经光路依次连通，所述红外探测器的信号输出端与所述信号处理机构相连，所述低温控制反射式斩波器还经所述低温电机与所述驱动控制机构连接，所述低温控制反射式斩波器、所述低温电机、所述液氮制冷辐射体、所述设定发射率控温辐射体和所述红外探测器均与所述温度控制机构相连；
所述低温电机还与所述驱动控制机构相连，所述驱动控制机构包括电机驱动器和电机控制器。
2.根据权利要求1所述的适应低温真空冷舱环境的微弱红外辐射度测量装置，其特征在于：所述低温控制反射式斩波器的辐射面法线与所述红外镜头的光轴夹角为45°。
3.根据权利要求1所述的适应低温真空冷舱环境的微弱红外辐射度测量装置，其特征在于：所述温度控制机构包括液氮制冷循环系统和与所述液氮制冷循环系统相连的温度控制系统，所述液氮制冷循环系统还分别与所述低温电机、所述液氮制冷辐射体和所述红外探测器相连，所述温度控制系统还分别与所述设定发射率控温辐射体、所述低温控制反射式斩波器和所述液氮制冷辐射体相连。
4.根据权利要求3所述的适应低温真空冷舱环境的微弱红外辐射度测量装置，其特征在于：所述液氮制冷辐射体表面贴附有第一测温传感器，所述低温电机的电机轴上贴附有第二测温传感器，所述第一测温传感器和所述第二测温传感器均与所述液氮制冷循环系统相连，所述第一测温传感器和所述第二测温传感器均为测温电阻。
5.根据权利要求1所述的适应低温真空冷舱环境的微弱红外辐射度测量装置，其特征在于：所述信号处理机构包括依次与所述红外探测器相连的低噪声信号放大器、高分辨率信号采集器、信号预处理系统、用于检测微弱信号的混沌检测系统和输出显示系统。
6.根据权利要求5所述的适应低温真空冷舱环境的微弱红外辐射度测量装置，其特征在于：所述红外探测器为经液氮制冷的碲镉汞探测器，其峰值波长处的D*值为3×1010；
所述高分辨率信号采集器为24位高分辨率信号采集器；
所述混沌检测系统为混沌Duffing振子系统。
7.根据权利要求1所述的适应低温真空冷舱环境的微弱红外辐射度测量装置，其特征在于：所述低温控制反射式斩波器的反射板的正反两面均设置为反射面，所述反射面由低线性膨胀系数材料制成，所述低线性膨胀系数材料为铟钢；
所述低温控制反射式斩波器经铟钢轴套与所述低温电机的电机轴连接；
所述反射面的直径为120mm。
8.根据权利要求1所述的适应低温真空冷舱环境的微弱红外辐射度测量装置，其特征在于：所述液氮制冷辐射体的材质为纯铜，尺寸为100mm×100mm，且所述液氮制冷辐射体内部设有液氮制冷管路，所述液氮制冷管路经分别开设于所述液氮制冷辐射体顶端的入口和出口与所述液氮制冷循环系统连通。
9.一种基于上述权利要求1-9任一项所述的适应低温真空冷舱环境的微弱红外辐射度测量装置的方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、对低温真空冷舱抽真空
首先经抽真空机构将低温真空冷舱内的真空度抽至10-3Pa，然后开启液氮制冷机构，将低温真空冷舱内的温度降至100K；
S2、辐射体温度设定
打开液氮制冷循环系统和温度控制系统，将液氮制冷辐射体的温度控制在80K，同时将设定发射率控温辐射体的温度控制在100K，在此过程中因低温控制反射式斩波器紧贴液氮制冷辐射体，故依靠液氮制冷辐射体将其温度控制在液氮温度；
S3、对装置进行标定
S31、开启电机驱动器和电机控制器，将低温控制反射式斩波器转出探测视场，同时开启高分辨率信号采集器对此时的背景信号进行采集，聚焦至冷光阑，而后经红外探测器将采集的信号传递至信号处理机构的混沌系统；
S32、获得仅有预处理后背景信号输入情况下混沌系统的状态变化阈值，并记为A0；
S33、经平移台将设定发射率控温辐射体辐射移入低温控制反射式斩波器的视场；
S34、开启设定发射率控温辐射体，并经温度控制机构设置设定发射率控温辐射体温度为温度T，此时控制低温电机以固定转速运动，通过高分辨率信号采集器对设定发射率控温辐射体辐射并经过低温控制反射式斩波器斩波调制的信号进行采集，然后经信号预处理系统和传递至混沌检测系统；
S35、混沌系统获得调制信号和背景信号同时输入情况下混沌系统的状态变化阈值，并记为A(T)；
S36、对两次探测采集的辐射来源进行分析可得
Ad＝A(T)-A0＝C·(Ps+Pm-Pb)
其中，Ad为调制信号和背景信号同时输入情况下的信号幅值，Ps为设定发射率控温辐射体的辐射功率，Pm为低温控制反射式斩波器的辐射功率，Pb为液氮制冷辐射体的辐射功率，C为响应常数，由于低温控制反射式斩波器和液氮制冷辐射体的温度始终稳定控制在一固定值，因此为常数，由此当设定发射率控温辐射体的温度改变时，将得到Ad与设定发射率控温辐射体的辐射功率之间的关系曲线；
S37、将设定发射率控温辐射体辐射移出低温控制反射式斩波器的视场；
S4、对被测目标进行测量
S41、将被测红外辐射体移入低温控制反射式斩波器的视场；
S42、控制低温电机以固定转速运转，同时开启高分辨率信号采集器对被测红外辐射体的辐射进行采集，聚焦至冷光阑，而后经红外探测器将采集的信号传递至信号处理机构的混沌系统；
S43、获得被测调制信号和背景信号同时输入情况下混沌系统的状态变化阈值，并记为A2；
S44、计算
Ad′＝A2-A0＝C·(Pw+Pm-Pb)
其中，Ad′为被测调制信号和背景信号同时输入情况下的信号幅值；
S5、根据步骤S3获得的Ad与Ps之间的关系曲线的对应关系，结合Adˊ值，即可得到被测微弱红外辐射体的辐射功率。
10.根据权利要求9述的适应低温真空冷舱环境的微弱红外辐射度测量装置，其特征在于：在步骤S32中获得仅有预处理后背景信号输入情况下混沌Duffing振子系统的状态变化阈值A0＝0.7257475768916V；
在步骤S42中低温电机的转速为30转/分钟转动时，设定发射率控温辐射体和被测红外辐射体的辐射信号与液氮制冷辐射体的辐射信号交替被红外探测器接收，形成调制频率为1Hz的调制信号并传递至混沌系统；
在步骤S43中将由步骤S42获得的1Hz的调制信号和背景信号同时输入情况下混沌系统的状态变化阈值A2＝0.7257473793878V；
在步骤S44中Ad'＝1.802716×10-7×ω2＝1.975038×10-7×(2π)2＝7.79713749×10- 6V；
在步骤S45中由Ad与Ps的关系曲线可得，探测波段内红外辐射功率为8.57965×10-11W，从而实现低至10-11W量级红外辐射功率的测量。
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