CN116625504A - 一种红外测试装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及红外测试技术领域，特别涉及一种红外测试装置及方法。本发明实施例提供了一种红外测试装置，包括沿光路方向依次设置的光纤、第一球透镜、第一滤光片、第二球透镜和第一传感器；所述第一球透镜用于接收并会聚所述光纤输出的光，所述第一滤光片用于对透过所述第一球透镜的光进行滤光处理以过滤第一目标波段外的光，所述第二球透镜用于会聚透过所述第一滤光片的光，所述第一传感器用于接收透过所述第二球透镜的光。本发明实施例提供了一种红外测试装置及方法，能够提供一种可放置滤光片的红外测试装置及方法。

Description

一种红外测试装置及方法

技术领域

本发明涉及红外测试技术领域，特别涉及一种红外测试装置及方法。

背景技术

红外测试技术可以应用于红外光的采集测试。

在现有的红外测试中，主要利用保偏光纤的进光端收集超高速碰撞、高温燃烧以及等离子体放电等产生的红外波段光束，由于光纤存在一定的数值孔径，导致红外光束经光纤传输后，在光纤出射端的红外光束后会形成较大的发散，而红外传感器端面仅为几个毫米，所以为了提高光束收集能力，让更多的光束直接导入红外传感器，只能将光纤的出射端直接放置在红外传感器端面。但是在实际测量中，我们需要在光路中放置特定波长的滤光片用于获得单光谱的测量参数，而现有的光路是通过光纤直接传输，因此无法在光路中放置滤光片开展测试。

因此，针对上述问题，急需一种能够放置滤光片的红外测试装置及方法。

发明内容

本发明实施例提供了一种红外测试装置及方法，能够提供一种可放置滤光片的红外测试装置及方法。

第一方面，本发明实施例提供了一种红外测试装置，包括沿光路方向依次设置的光纤、第一球透镜、第一滤光片、第二球透镜和第一传感器；

所述第一球透镜用于接收并会聚所述光纤输出的光，所述第一滤光片用于对透过所述第一球透镜的光进行滤光处理以过滤第一目标波段外的光，所述第二球透镜用于会聚透过所述第一滤光片的光，所述第一传感器用于接收透过所述第二球透镜的光。

在一种可能的设计中，所述光纤的出光端设置在所述第一球透镜的焦距处。

在一种可能的设计中，所述第一传感器设置在所述第二球透镜的焦距处。

在一种可能的设计中，所述第一球透镜和所述第二球透镜尺寸相同，以使所述光纤的出光端的端口光和所述第二球透镜会聚的光斑共轭。

在一种可能的设计中，所述第一滤光片和所述第一球透镜之间设置有第一分光镜，所述第一分光镜用于对透过所述第一球透镜的光进行分光处理，使入射到所述第一分光镜上的光一部分反射，另一部分透射；

所述红外测试装置还包括第二滤光片、第三球透镜和第二传感器，所述第二滤光片用于接收所述第一分光镜反射的光并过滤第二目标波段以外的光，所述第三球透镜用于会聚透过所述第二滤光片的光，所述第二传感器用于接收透过所述第三球透镜会聚的光，所述第二目标波段和所述第一目标波段不同。

在一种可能的设计中，所述第一分光镜和所述第一滤光片之间设置有第二分光镜，所述第二分光镜用于对透过所述第一分光镜的光进行分光处理，使入射到所述第二分光镜上的光一部分反射，另一部分透射；

所述红外测试装置还包括第三滤光片、第四球透镜和第三传感器，所述第三滤光片用于接收所述第二分光镜反射的光并过滤第三目标波段以外的光，所述第四球透镜用于会聚透过所述第三滤光片的光，所述第三传感器用于接收透过所述第四球透镜会聚的光，所述第三目标波段、所述第二目标波段和所述第一目标波段均不同。

在一种可能的设计中，所述第一分光镜的反透比为1：2，所述第二分光镜的反透比为1：1。

第二方面，本发明实施例还提供了一种红外测试方法，基于上述中任一红外测试装置，所述红外测试方法包括：

利用所述第一球透镜接收并会聚所述光纤输出的光；

利用所述第一滤光片对透过所述第一球透镜的光进行滤光处理以过滤第一目标波段外的光；

利用所述第二球透镜会聚透过所述第一滤光片的光；

利用所述第一传感器接收透过所述第二球透镜的光。

在一种可能的设计中，所述第一滤光片和所述第一球透镜之间设置有第一分光镜，所述红外测试装置还包括第二滤光片、第三球透镜和第二传感器；

所述红外测试方法还包括：

利用所述第一分光镜对透过所述第一球透镜的光进行分光处理，使入射到所述第一分光镜上的光一部分反射，另一部分透射；

利用所述第二滤光片接收所述第一分光镜反射的光并过滤第二目标波段以外的光；其中，所述第二目标波段和所述第一目标波段不同；

利用所述第三球透镜会聚透过所述第二滤光片的光；

利用所述第二传感器接收透过所述第三球透镜会聚的光。

在一种可能的设计中，所述第一分光镜和所述第一滤光片之间设置有第二分光镜，所述红外测试装置还包括第三滤光片、第四球透镜和第三传感器；

所述红外测试方法还包括：

利用所述第二分光镜对透过所述第一分光镜的光进行分光处理，使入射到所述第二分光镜上的光一部分反射，另一部分透射；

利用所述第三滤光片接收所述第二分光镜反射的光并过滤第三目标波段以外的光；其中，所述第三目标波段、所述第二目标波段和所述第一目标波段均不同；

利用所述第四球透镜会聚透过所述第三滤光片的光；

利用所述第三传感器接收透过所述第四球透镜会聚的光。

本发明与现有技术相比至少具有如下有益效果：

在本实施例中，光纤出光端发射出的光通过第一球透镜会聚，会聚后的光散射角度骤减，较小的散射角度能够使光在一定传播距离内保持较小的散射范围，因此，在第一球透镜后形成的光路的宽度变化较小，优选地，通过调节第一球透镜和第一球透镜到光纤出光端的距离，能够使透过第一透镜的光为近平行光，其光路宽度基本不变。这样，在第一球透镜之后就有充足的空间设置第一滤光片，如此，第一传感器接收经过第一滤光片的光为第一目标波段的光。

附图说明

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。

图1是本发明实施例提供的一种红外测试装置的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的另一种红外测试装置的结构示意图。

图中：1.光纤，2.第一球透镜，3.第一滤光片，4.第二球透镜，5.第一传感器，6.第一分光镜，7.第二滤光片，8.第三球透镜，9.第二传感器，10.第二分光镜，11.第三滤光片，12.第四球透镜，13.第三传感器。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”、“第二”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；除非另有规定或说明，术语“多个”是指两个或两个以上；术语“连接”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，或电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本说明书的描述中，需要理解的是，本发明实施例所描述的“上”、“下”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本发明实施例的限定。此外，在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件连接在另一个元件“上”或者“下”时，其不仅能够直接连接在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接连接在另一个元件“上”或者“下”。

如图1所示，本发明实施例提供了一种红外测试装置，包括沿光路方向依次设置的光纤1、第一球透镜2、第一滤光片3、第二球透镜4和第一传感器5；

第一球透镜2用于接收并会聚光纤1输出的光，第一滤光片3用于对透过第一球透镜2的光进行滤光处理以过滤第一目标波段外的光，第二球透镜4用于会聚透过第一滤光片3的光，第一传感器5用于接收透过第二球透镜4的光。

在本实施例中，光纤1出光端发射出的光通过第一球透镜2会聚，会聚后的光散射角度骤减，较小的散射角度能够使光在一定传播距离内保持较小的散射范围，因此，在第一球透镜2后形成的光路的宽度变化较小，优选地，通过调节第一球透镜2和第一球透镜2到光纤1出光端的距离，能够使透过第一透镜的光为近平行光，其光路宽度基本不变。这样，在第一球透镜2之后就有充足的空间设置第一滤光片3，如此，第一传感器5接收经过第一滤光片3的光为第一目标波段的光。

在本发明的一些实施例中，光纤1的出光端设置在第一球透镜2的焦距处。

在本实施例中，光纤1的出光端设置在第一球透镜2的焦距处，如此，能够使透过第一球透镜2的光为近平行光。

在本发明的一些实施例中，第一传感器5设置在第二球透镜4的焦距处。

在本实施例中，第一传感器5设置在第二球透镜4的焦距处，如此，能够使透过第二球透镜4的光在第一传感器5处得到最小的光斑，防止由于会聚的光的面积超过第一传感器5的接收面而导致部分信号缺失。

在本发明的一些实施例中，第一球透镜2和第二球透镜4尺寸相同，以使光纤1的出光端的端口光和第二球透镜4会聚的光斑共轭。

在本实施例中，光纤1的出光端的端口光和第二球透镜4会聚的光斑共轭能够提高光束的耦合效率。

需要说明的是，球透镜比凸透镜具备更大的放大倍率和更短的焦距，可在较短的距离实现汇聚和平行。而且利用多组球透镜的几何尺寸很容易实现光束耦合，且成本低，结构封装简单。但针对成像，球透镜不适用，但对光束能量聚集和耦合有利。

如图2所示，在本发明的一些实施例中，第一滤光片3和第一球透镜2之间设置有第一分光镜6，第一分光镜6用于对透过第一球透镜2的光进行分光处理，使入射到第一分光镜6上的光一部分反射，另一部分透射；

红外测试装置还包括第二滤光片7、第三球透镜8和第二传感器9，第二滤光片7用于接收第一分光镜6反射的光并过滤第二目标波段以外的光，第三球透镜8用于会聚透过第二滤光片7的光，第二传感器9用于接收透过第三球透镜8会聚的光，第二目标波段和第一目标波段不同。

在本实施例中，通过第一分光镜6可以使一部分光透过，一部分光反射，第一分光镜6反射的光入射到第二滤光片7上滤光，然后通过第三球透镜8会聚至第二传感器9。通过设置第一分光镜6将入射光反射分离出一部分，然后利用第二滤光片7过滤出第二目标波段的光进行采集。本实施例能够实现多个不同波段的光的采集。

在本发明的一些实施例中，第一分光镜6和第一滤光片3之间设置有第二分光镜10，第二分光镜10用于对透过第一分光镜6的光进行分光处理，使入射到第二分光镜10上的光一部分反射，另一部分透射；

红外测试装置还包括第三滤光片11、第四球透镜12和第三传感器13，第三滤光片11用于接收第二分光镜10反射的光并过滤第三目标波段以外的光，第四球透镜12用于会聚透过第三滤光片11的光，第三传感器13用于接收透过第四球透镜12会聚的光，第三目标波段、第二目标波段和第一目标波段均不同。

在本实施例中，通过第二分光镜10可以使一部分光透过，一部分光反射，第二分光镜10反射的光入射到第三滤光片11上滤光，然后通过第四球透镜12会聚至第三传感器13。通过设置第二分光镜10将入射光反射分离出一部分，然后利用第三滤光片11过滤出第三目标波段的光进行采集。本实施例能够实现多个不同波段的光的采集。

在本发明的一些实施例中，第一分光镜6的反透比为1：2，第二分光镜10的反透比为1：1。

在本实施例中，通过将第一分光镜6的反透比为1：2，第二分光镜10的反透比为1：1，能够使传播到第一传感器5、第二传感器9和第三传感器13上的光的强度相等。

本发明实施例还提供了一种红外测试方法，基于上述中任一红外测试装置，红外测试方法包括：

利用第一球透镜2接收并会聚光纤1输出的光；

利用第一滤光片3对透过第一球透镜2的光进行滤光处理以过滤第一目标波段外的光；

利用第二球透镜4会聚透过第一滤光片3的光；

利用第一传感器5接收透过第二球透镜4的光。

在本发明的一些实施例中，第一滤光片3和第一球透镜2之间设置有第一分光镜6，红外测试装置还包括第二滤光片7、第三球透镜8和第二传感器9；

红外测试方法还包括：

利用第一分光镜6对透过第一球透镜2的光进行分光处理，使入射到第一分光镜6上的光一部分反射，另一部分透射；

利用第二滤光片7接收第一分光镜6反射的光并过滤第二目标波段以外的光；其中，第二目标波段和第一目标波段不同；

利用第三球透镜8会聚透过第二滤光片7的光；

利用第二传感器9接收透过第三球透镜8会聚的光。

在本发明的一些实施例中，第一分光镜6和第一滤光片3之间设置有第二分光镜10，红外测试装置还包括第三滤光片11、第四球透镜12和第三传感器13；

红外测试方法还包括：

利用第二分光镜10对透过第一分光镜6的光进行分光处理，使入射到第二分光镜10上的光一部分反射，另一部分透射；

利用第三滤光片11接收第二分光镜10反射的光并过滤第三目标波段以外的光；其中，第三目标波段、第二目标波段和第一目标波段均不同；

利用第四球透镜12会聚透过第三滤光片11的光；

利用第三传感器13接收透过第四球透镜12会聚的光。

需要说明的是，本申请中的方法实施例与上述红外测试装置的实施例基于同一发明构思，因此，能够取得相同的技术效果，具体效果请参照上文自发光抑制装置实施例部分，不在此处赘述。

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，而非对其限制；尽管参照前述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：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种红外测试装置，其特征在于，包括沿光路方向依次设置的光纤（1）、第一球透镜（2）、第一滤光片（3）、第二球透镜（4）和第一传感器（5）；

所述第一球透镜（2）用于接收并会聚所述光纤（1）输出的光，所述第一滤光片（3）用于对透过所述第一球透镜（2）的光进行滤光处理以过滤第一目标波段外的光，所述第二球透镜（4）用于会聚透过所述第一滤光片（3）的光，所述第一传感器（5）用于接收透过所述第二球透镜（4）的光。

2.根据权利要求1所述的红外测试装置，其特征在于，所述光纤（1）的出光端设置在所述第一球透镜（2）的焦距处。

3.根据权利要求2所述的红外测试装置，其特征在于，所述第一传感器（5）设置在所述第二球透镜（4）的焦距处。

4.根据权利要求3所述的红外测试装置，其特征在于，所述第一球透镜（2）和所述第二球透镜（4）尺寸相同，以使所述光纤（1）的出光端的端口光和所述第二球透镜（4）会聚的光斑共轭。

5.根据权利要求4所述的红外测试装置，其特征在于，所述第一滤光片（3）和所述第一球透镜（2）之间设置有第一分光镜（6），所述第一分光镜（6）用于对透过所述第一球透镜（2）的光进行分光处理，使入射到所述第一分光镜（6）上的光一部分反射，另一部分透射；

所述红外测试装置还包括第二滤光片（7）、第三球透镜（8）和第二传感器（9），所述第二滤光片（7）用于接收所述第一分光镜（6）反射的光并过滤第二目标波段以外的光，所述第三球透镜（8）用于会聚透过所述第二滤光片（7）的光，所述第二传感器（9）用于接收透过所述第三球透镜（8）会聚的光，所述第二目标波段和所述第一目标波段不同。

6.根据权利要求5所述的红外测试装置，其特征在于，所述第一分光镜（6）和所述第一滤光片（3）之间设置有第二分光镜（10），所述第二分光镜（10）用于对透过所述第一分光镜（6）的光进行分光处理，使入射到所述第二分光镜（10）上的光一部分反射，另一部分透射；

所述红外测试装置还包括第三滤光片（11）、第四球透镜（12）和第三传感器（13），所述第三滤光片（11）用于接收所述第二分光镜（10）反射的光并过滤第三目标波段以外的光，所述第四球透镜（12）用于会聚透过所述第三滤光片（11）的光，所述第三传感器（13）用于接收透过所述第四球透镜（12）会聚的光，所述第三目标波段、所述第二目标波段和所述第一目标波段均不同。

7.根据权利要求6所述的红外测试装置，其特征在于，所述第一分光镜（6）的反透比为1：2，所述第二分光镜（10）的反透比为1：1。

8.一种红外测试方法，其特征在于，基于权利要求1-7中任一所述的红外测试装置，所述红外测试方法包括：

利用所述第一球透镜（2）接收并会聚所述光纤（1）输出的光；

利用所述第一滤光片（3）对透过所述第一球透镜（2）的光进行滤光处理以过滤第一目标波段外的光；

利用所述第二球透镜（4）会聚透过所述第一滤光片（3）的光；

利用所述第一传感器（5）接收透过所述第二球透镜（4）的光。

9.根据权利要求8所述的红外测试方法，其特征在于，所述第一滤光片（3）和所述第一球透镜（2）之间设置有第一分光镜（6），所述红外测试装置还包括第二滤光片（7）、第三球透镜（8）和第二传感器（9）；

所述红外测试方法还包括：

利用所述第一分光镜（6）对透过所述第一球透镜（2）的光进行分光处理，使入射到所述第一分光镜（6）上的光一部分反射，另一部分透射；

利用所述第二滤光片（7）接收所述第一分光镜（6）反射的光并过滤第二目标波段以外的光；其中，所述第二目标波段和所述第一目标波段不同；

利用所述第三球透镜（8）会聚透过所述第二滤光片（7）的光；

利用所述第二传感器（9）接收透过所述第三球透镜（8）会聚的光。

10.根据权利要求9所述的红外测试方法，其特征在于，所述第一分光镜（6）和所述第一滤光片（3）之间设置有第二分光镜（10），所述红外测试装置还包括第三滤光片（11）、第四球透镜（12）和第三传感器（13）；

所述红外测试方法还包括：

利用所述第二分光镜（10）对透过所述第一分光镜（6）的光进行分光处理，使入射到所述第二分光镜（10）上的光一部分反射，另一部分透射；

利用所述第三滤光片（11）接收所述第二分光镜（10）反射的光并过滤第三目标波段以外的光；其中，所述第三目标波段、所述第二目标波段和所述第一目标波段均不同；

利用所述第四球透镜（12）会聚透过所述第三滤光片（11）的光；

利用所述第三传感器（13）接收透过所述第四球透镜（12）会聚的光。