CN115077866B - 一种多波段红外特征测试装置及工作方法 - Google Patents

一种多波段红外特征测试装置及工作方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115077866B
CN115077866B CN202210581248.6A CN202210581248A CN115077866B CN 115077866 B CN115077866 B CN 115077866B CN 202210581248 A CN202210581248 A CN 202210581248A CN 115077866 B CN115077866 B CN 115077866B
Authority
CN
China
Prior art keywords
wave
medium
long
infrared
optical system
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
Application number
CN202210581248.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN115077866A (zh
Inventor
张凯
杨尧
李斌
师永栋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Northwestern Polytechnical University
Original Assignee
Northwestern Polytechnical University
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Northwestern Polytechnical University filed Critical Northwestern Polytechnical University
Priority to CN202210581248.6A priority Critical patent/CN115077866B/zh
Publication of CN115077866A publication Critical patent/CN115077866A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115077866B publication Critical patent/CN115077866B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M11/00—Testing of optical apparatus; Testing structures by optical methods not otherwise provided for
    • G01M11/02—Testing optical properties
    • G01M11/0207—Details of measuring devices
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Testing Of Optical Devices Or Fibers (AREA)

Abstract

本发明公开了一种多波段红外特征测试装置，包括卡式光学共光路系统、长波红外光学系统、中短波红外光学系统、半透半反射棱镜、平面反射镜、旋转滤光器和信息处理与电源控制电路系统；长波红外光学系统和中短波红外光学系统均位于卡式光学共光路系统的右侧，长波红外光学系统位于中短波红外光学系统的上方；半透半反射棱镜和平面反射镜均位于卡式光学共光路系统与长波红外光学系统之间，平面反射镜位于半透半反射棱镜的下方，旋转滤光器位于平面反射镜与中短波红外光学系统之间，信息处理与电源控制电路系统位于长波红外光学系统和中短波红外光学系统的右侧。本发明实现了中短波和长波的选择，大大增加了对目标的探测、跟踪及识别的能力。

Description

一种多波段红外特征测试装置及工作方法
技术领域
本发明属于光电测试技术领域，具体涉及一种多波段红外特征测试装置及工作方法。
背景技术
随着科学技术的迅速发展，信息化体系复杂对抗条件下新型红外武器装备试验环境难以模拟，传统的全实装试验无法满足当前武器系统性能试验鉴定、评估个使用需求。
因此红外武器装备的研制体制会越来越依赖武器装备的虚拟仿真试验来开展目标特性的数据挖掘、性能评估和战训使用研究。因此，高可信度的虚拟仿真试验就成为确保武器装备研制、评估、使用的关键，要确保高可信度的虚拟仿真试验就必须具有高准确度的仿真模型和仿真环境，要具有高准确度的模型和仿真环境就必须具有高准确度的外场目标特征测试数据，要获得高准确度的外场目标特征测试数据就必须具有高精度的数据测试装置与测试方法。
由于多波段红外制导武器及其对抗装置越来越受到国内外相关研究机构的重视，研究红外多波段目标特征数据已然成为武器装备研制、武器性能评估、装备应用的重要需求。针对现阶段目标的外场红外特征测试由于受限于测试方法不完善、测试手段不充分、测试装置的不全面，导致所获取的目标外场红外特征测试数据准确度较低，测试数据不完备，无法为数据反演提供精确全面的外场测试数据，这样也就无法支撑现在及未来对虚拟测试系统模型校核和仿真验证的需求。
由于空中目标具有运动速度快、测试距离远、测试设备视场小、测试则需要实时随动跟踪以及目标红外特征动态变化快、变化幅值大的特点，所以传统红外测试设备的自动调节速度和调节范围无法满足对空中目标的测试，为此本发明设计研发出一款多波段红外特征测试装置以解决空中目标高速、红外特征高动态变化测试需要的技术难题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种多波段红外特征测试装置及工作方法。
本发明的第一个目的是提供一种多波段红外特征测试装置，该多波段红外特征测试装置，包括卡式光学共光路系统、长波红外光学系统、中短波红外光学系统、半透半反射棱镜、平面反射镜、旋转滤光器和信息处理与电源控制电路系统；
所述长波红外光学系统和中短波红外光学系统均位于卡式光学共光路系统的右侧，长波红外光学系统位于中短波红外光学系统的上方；
所述半透半反射棱镜和平面反射镜均位于卡式光学共光路系统与长波红外光学系统之间，平面反射镜位于半透半反射棱镜的下方，旋转滤光器位于平面反射镜与中短波红外光学系统之间，信息处理与电源控制电路系统位于长波红外光学系统和中短波红外光学系统的右侧。
优选的，所述卡式光学共光路系统包含次反射镜和两个主反射镜，两个主反射镜上下对称设置，次反射镜位于两个主反射镜的左侧。
优选的，所述长波红外光学系统包含包含从物面到像面依次同轴设置的第一透镜组和长波探测器，长波探测器与信息处理与电源控制电路系统电性连接。
优选的，所述中短波红外光学系统包含从物面到像面依次同轴设置的第二透镜组和中短波探测器，中短波探测器与信息处理与电源控制电路系统电性连接。
优选的，所述旋转滤光器包含竖向的滤光轮和电机，滤光轮的右侧中部与电机的输出端固定连接。
进一步优选的，所述滤光轮包含中波波段1区域、中波波段2区域、中波波段3区域和中波波段4区域。
进一步优选的，所述中波波段1区域的滤光波长为1～2μm，中波波段2区域的滤光波长为2～3μm，中波波段3区域的滤光波长为3～4μm，中波波段4区域的滤光波长为4～5μm。
优选的，所述信息处理与电源控制电路系统包含图像信息处理电路、控制信息处理电路和电源电路，图像信息处理电路、控制信息处理电路分别与电源电路电性连接。
本发明的第二个目的是提供一种上述多波段红外特征测试装置的工作方法，包括以下步骤：
S1、启动多波段红外特征测试装置，待所有部件均达到稳定工作状态，开始进行探测；
S2、将目标的红外信号波段输入至卡式光学共光路系统中，在卡式光学共光路系统的一次像面处经半透半反射棱镜将目标红外信号波段分割为长波信号波段与中短波信号波段；
S3、步骤S2得到的目标的长波信号波段经长波红外光学系统传输至长波探测器，步骤S2得到的目标的中短波信号波段经旋转滤光器过滤为不同波段的中短波信号波段，再经中短波红外光学系统传输至中短波探测器；
S4、步骤S3的长波探测器和中短波探测器将探测到的目标红外信息传输至信息处理与电源控制电路系统进行处理，得到目标多波段红外特性结果。
本发明与现有技术相比，其有益效果在于：
(1)本发明提供的多波段红外特征测试装置，通过特殊的红外成像多波段光路的设计，打破了传统的多波段光路只能选择中波和长波的组合，实现了中短波和长波的选择，大大增加了对目标的探测、跟踪及识别的能力；
(2)本发明通过采用旋转滤光器，并将其安装在中短波红外光学系统的前侧，同时通过将滤光轮的滤光区域不均匀划分为四个特殊波段的滤光区域，并结合电机驱动滤光轮旋转，能够保证工作波段的灵敏阈，还能够保证各波段均拥有足够的积分时间，从而控制所需中短波波段信号；
(3)本发明通过半透半反棱镜透过长波红外波段，反射中短波红外波段，实现中、长波5个红外工作波段的分离；反射的中短波红外波段经过平面反射镜的反射后，将中短波反射至旋转滤光器中，透过旋转滤光器的波段再经过中短波光学系统后到达中短波探测器，中短波及长波信号经各自对应的探测器的处理后，通过多通道输出至图像信息处理电路，经过多通道输出补偿和图像的非均匀性校正后，传输至图像处理器进行目标测量，从而实现对目标的多波段探测。
附图说明
图1为本发明实施例提供的多波段红外特征测试装置的工作原理图；
图2为本发明实施例中的旋转滤光器结构示意图；
图3为本发明实施例中的滤光轮的波段滤光区域划分示意图；
图中：1、卡式光学共光路系统；101、次反射镜；102、主反射镜；2、长波红外光学系统；201、长波探测器；202、第一透镜组；3、中短波红外光学系统；301、中短波探测器；302、第二透镜组；4、半透半反射棱镜；5、平面反射镜；6、旋转滤光器；601、滤光轮；602、电机；7、信息处理与电源控制电路系统；8、中波波段1区域；9、中波波段2区域；10、中波波段3区域；11、中波波段4区域。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
如图1所示，本发明实施例提供的多波段红外特征测试装置，包括卡式光学共光路系统1、长波红外光学系统2、中短波红外光学系统3、半透半反射棱镜4、平面反射镜5、旋转滤光器6和信息处理与电源控制电路系统7；
所述长波红外光学系统2和中短波红外光学系统3均位于卡式光学共光路系统1的右侧，长波红外光学系统2位于中短波红外光学系统3的上方；
所述半透半反射棱镜4和平面反射镜5均位于卡式光学共光路系统1与长波红外光学系统2之间，平面反射镜5位于半透半反射棱镜4的下方，旋转滤光器6位于平面反射镜5与中短波红外光学系统3之间，信息处理与电源控制电路系统7位于长波红外光学系统2和中短波红外光学系统3的右侧。
卡式光学共光路系统1包含次反射镜101和两个主反射镜102，两个主反射镜102上下对称设置，次反射镜101位于两个主反射镜102的左侧。
长波红外光学系统2包含从物面到像面依次同轴设置的第一透镜组202和长波探测器201，长波探测器201与信息处理与电源控制电路系统7电性连接。
中短波红外光学系统3包含从物面到像面依次同轴设置的第二透镜组302和中短波探测器301，第一中短波探测器301与信息处理与电源控制电路系统7电性连接。
旋转滤光器6包含竖向的滤光轮601和电机602，滤光轮601的右侧中部与电机602的输出端固定连接。
本发明实施例提供的多波段红外特征测试装置的结构形式实际上采用共口径的卡式光学共光路系统1和二次成像的转像镜组，其中长波红外光学系统和中短波红外光学系统为转像镜组，并在一次成像焦面处放置半透半反棱镜，二次成像焦面处放置中短波探测器和长波探测器，在本发明实施例中半透半反棱镜的主要作用是透过长波红外波段，反射中短波红外波段，实现中、长波5个红外工作波段的分离；反射的中短波红外波段经过平面反射镜的反射后，将中短波反射至小型旋转滤光器中，透过小型旋转滤光器的波段再经过中短波光学系统后到达中短波探测器。中短波及长波信号经各自对应的探测器的处理后，通过多通道输出至图像信息处理电路，经过多通道输出补偿和图像的非均匀性校正后，传输至图像处理器进行目标测量，从而实现对目标的多波段探测。
为了实现多波段的探测，保证测试装置紧凑的光机结构，本发明采用半透半反射分光棱镜来分离长波和中短波，中短波划分则采用小型旋转滤光器来实现，小型旋转滤光器采用微电机来控制滤光轮的旋转，电机与旋转滤光器的连接结构示意图如图2所示，为了保证工作波段的灵敏阈，需要保证各波段拥有足够的积分时间，对滤光轮的四个波段的滤光尺寸进行不均匀划分和设计，滤光轮601包含中波波段1区域8、中波波段2区域9、中波波段3区域10和中波波段4区域11，具体划分如图3所示。
中波波段1区域8的滤光波长为1～2μm，中波波段2区域9的滤光波长为2～3μm，中波波段3区域10的滤光波长为3～4μm，中波波段4区域11的滤光波长为4～5μm。
信息处理与电源控制电路系统7包含图像信息处理电路701、控制信息处理电路702和电源电路703，图像信息处理电路701、控制信息处理电路702分别与电源电路703电性连接。
本发明实施例提供的多波段红外特征测试装置的主要功能为完成多波段探测器图像等输出数据的采集，然后将采集到的信号数据打包后发送给信息处理与电源控制电路系统7，信息处理与电源控制电路系统7根据信号幅值的变化进行预测分析，以预测分析结果来控制探测器增益和积分时间，确保采集信号不饱和，同时监控系统电流、电压，确保探测器和滤光器电机正常工作。
本发明实施例还提供了上述多波段红外特征测试装置的工作方法，具体包括以下步骤：
S1、启动多波段红外特征测试装置，待所有部件均达到稳定工作状态，开始进行探测；
S2、将目标的红外信号波段输入至卡式光学共光路系统1中，在卡式光学共光路系统1的一次像面处经半透半反射棱镜4将目标红外信号波段分割为长波信号波段与中短波信号波段；
S3、步骤S2得到的目标的长波信号波段经长波红外光学系统2传输至长波探测器201，步骤S2得到的目标的中短波信号波段经旋转滤光器6过滤为不同波段的中短波信号波段，再经中短波红外光学系统3传输至中短波探测器301；
S4、步骤S3的长波探测器201和中短波探测器301将探测到的目标红外信息传输至信息处理与电源控制电路系统7进行处理，得到目标多波段红外特性结果。
综上所述，本发明实施例提供的多波段红外特征测试装置通过特殊的红外成像多波段光路的设计，打破了传统的多波段光路只能选择中波和长波的组合，实现了中短波和长波的选择，大大增加了对目标的探测、跟踪及识别的能力。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种多波段红外特征测试装置，其特征在于，包括卡式光学共光路系统(1)、长波红外光学系统(2)、中短波红外光学系统(3)、半透半反射棱镜(4)、平面反射镜(5)、旋转滤光器(6)和信息处理与电源控制电路系统(7)；
所述长波红外光学系统(2)和中短波红外光学系统(3)均位于卡式光学共光路系统(1)的右侧，长波红外光学系统(2)位于中短波红外光学系统(3)的上方；
所述半透半反射棱镜(4)和平面反射镜(5)均位于卡式光学共光路系统(1)与长波红外光学系统(2)之间，平面反射镜(5)位于半透半反射棱镜(4)的下方，旋转滤光器(6)位于平面反射镜(5)与中短波红外光学系统(3)之间，信息处理与电源控制电路系统(7)位于长波红外光学系统(2)和中短波红外光学系统(3)的右侧；
所述旋转滤光器(6)包含竖向的滤光轮(601)和电机(602)，滤光轮(601)的右侧中部与电机(602)的输出端固定连接；
所述滤光轮(601)包含中波波段1区域(8)、中波波段2区域(9)、中波波段3区域(10)和中波波段4区域(11)；
所述中波波段1区域(8)的滤光波长为1～2μm，中波波段2区域(9)的滤光波长为2～3μm，中波波段3区域(10)的滤光波长为3～4μm，中波波段4区域(11)的滤光波长为4～5μm。
2.根据权利要求1所述的多波段红外特征测试装置，其特征在于，所述卡式光学共光路系统(1)包含次反射镜(101)和两个主反射镜(102)，两个主反射镜(102)上下对称设置，次反射镜(101)位于两个主反射镜(102)的左侧。
3.根据权利要求1所述的多波段红外特征测试装置，其特征在于，所述长波红外光学系统(2)包含从物面到像面依次同轴设置的第一透镜组(202)和长波探测器(201)，长波探测器(201)与信息处理与电源控制电路系统(7)电性连接。
4.根据权利要求1所述的多波段红外特征测试装置，其特征在于，所述中短波红外光学系统(3)包含从物面到像面依次同轴设置的第二透镜组(302)和中短波探测器(301)，中短波探测器(301)与信息处理与电源控制电路系统(7)电性连接。
5.根据权利要求1所述的多波段红外特征测试装置，其特征在于，所述信息处理与电源控制电路系统(7)包含图像信息处理电路(701)、控制信息处理电路(702)和电源电路(703)，所述图像信息处理电路(701)、控制信息处理电路(702)分别与电源电路(703)电性连接。
6.一种根据权利要求1-5任一项所述的多波段红外特征测试装置的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、启动多波段红外特征测试装置，待所有部件均达到稳定工作状态，开始进行探测；
S2、将目标的红外信号波段输入至卡式光学共光路系统(1)中，在卡式光学共光路系统(1)的一次像面处经半透半反射棱镜(4)将目标红外信号波段分割为长波信号波段与中短波信号波段；
S3、步骤S2得到的目标的长波信号波段经长波红外光学系统(2)传输至长波探测器(201)，步骤S2得到的目标的中短波信号波段经平面反射镜(5)反射，然后经旋转滤光器(6)过滤为不同波段的中短波信号波段，再经中短波红外光学系统(3)传输至中短波探测器(301)；
S4、步骤S3的长波探测器(201)和中短波探测器(301)将探测到的目标红外信息传输至信息处理与电源控制电路系统(7)进行处理，得到目标多波段红外特性结果。
CN202210581248.6A 2022-05-26 2022-05-26 一种多波段红外特征测试装置及工作方法 Active CN115077866B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210581248.6A CN115077866B (zh) 2022-05-26 2022-05-26 一种多波段红外特征测试装置及工作方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210581248.6A CN115077866B (zh) 2022-05-26 2022-05-26 一种多波段红外特征测试装置及工作方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115077866A CN115077866A (zh) 2022-09-20
CN115077866B true CN115077866B (zh) 2023-06-09

Family

ID=83248938

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210581248.6A Active CN115077866B (zh) 2022-05-26 2022-05-26 一种多波段红外特征测试装置及工作方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115077866B (zh)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104168429A (zh) * 2014-08-19 2014-11-26 西安电子科技大学 一种多孔径分波段高分辨率成像装置及其成像方法
CN108415097A (zh) * 2017-12-29 2018-08-17 华中科技大学 一种多波段红外成像的图谱协同探测系统和方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7049597B2 (en) * 2001-12-21 2006-05-23 Andrew Bodkin Multi-mode optical imager
CN102385158B (zh) * 2011-11-10 2013-04-17 中国科学院上海技术物理研究所 一种大孔径红外中短波双波段成像光学系统
CN103278916B (zh) * 2013-04-10 2018-06-12 北京理工大学 一种激光与中、长波红外共孔径的三波段成像系统
CN104516110A (zh) * 2014-12-30 2015-04-15 华中科技大学 一种共孔径宽波段红外光学系统
CN109655157A (zh) * 2018-12-29 2019-04-19 华中科技大学 一种可见光-红外图谱探测装置及方法
CN111413790A (zh) * 2020-04-07 2020-07-14 中国电子科技集团公司第十一研究所 一种多波段红外成像光学系统
CN112180577B (zh) * 2020-09-25 2021-07-27 中国科学院西安光学精密机械研究所 可见光-短波红外-中波红外-长波红外四波段光学系统
CN112578555A (zh) * 2020-12-29 2021-03-30 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种共口径多通道宽谱段大视场成像光学系统
CN113900242A (zh) * 2021-10-09 2022-01-07 西安应用光学研究所 一种多波段共光路光学系统

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104168429A (zh) * 2014-08-19 2014-11-26 西安电子科技大学 一种多孔径分波段高分辨率成像装置及其成像方法
CN108415097A (zh) * 2017-12-29 2018-08-17 华中科技大学 一种多波段红外成像的图谱协同探测系统和方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
一种紧凑型三波段共孔径光学系统;李文强等;科学技术创新(第06期);全文 *
共口径中波/短波偏振红外成像光学系统;何红星等;光学学报(第04期);全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN115077866A (zh) 2022-09-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102507148B (zh) 多象限光电探测器检测系统
CN100370306C (zh) 高精度光束同轴度调整方法
WO2017041335A1 (zh) 一种全光学波段图谱协同探测动目标的装置和方法
WO2016106957A1 (zh) 一种超宽波段图谱关联探测装置与探测方法
CN201233362Y (zh) 一种用于检测水果品质的多光谱成像装置
CN105676305A (zh) 一种共口径多视场图谱协同探测系统与方法
US2966823A (en) Tracking telescope with dual field optical system
US2923202A (en) Dual field optical system
CN108896183B (zh) 孔径编码偏振光谱成像装置
CN111272687B (zh) 一种基于红外多光谱成像的危险气体实时检测装置
CN110186562B (zh) 全波段大相对孔径Dyson光谱成像系统
US3771124A (en) Coherent optical processor fingerprint identification apparatus
CN112432707A (zh) 红外波段的偏振分孔径和多光谱成像装置
CA1078170A (en) Apparatus for testing the refractive power(s) of lenses
CN104713648A (zh) 一种全波段消色差滤片式光谱相机
CN103323117B (zh) 一种移动式宽波段傅里叶变换红外成像光谱仪
CN107356333B (zh) 一种红外光谱偏振成像系统及其参数优化配置方法
CN115077866B (zh) 一种多波段红外特征测试装置及工作方法
CN102928081A (zh) 一种声光可调滤光型近红外光谱仪
CN109655157A (zh) 一种可见光-红外图谱探测装置及方法
CN108163223B (zh) 一种便携式飞行器红外隐身性能评估装置和方法
US3499711A (en) Passive-automatic range finder
CN106597422A (zh) 小型化光电被动测距装置
CN116147685A (zh) 一种光电转塔内校方法、设备及装置
CN109668636B (zh) 一种成像式光谱辐射接收和分光一体化装置

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