CN116625528B - 大动态范围红外辐射源测试系统的设计方法及系统应用 - Google Patents

大动态范围红外辐射源测试系统的设计方法及系统应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种大动态范围红外辐射源测试系统的设计方法及系统应用，实现辐射温度测试范围‑30℃~1200℃，属于红外成像技术领域。所设计大动态范围红外辐射源测试系统包括黑体辐射源阵列、二次反射光学系统、机动导轨、控制系统、光机箱体。使用十台不同温度范围黑体构建大动态范围的测试靶标。通过二次反射光学系统为每台黑体设计独立的辐射输出光路。调控机动导轨位移可选择输出十台黑体的辐射信号光路，实现测试靶标的实时切换。控制系统负责控制和监控系统工作状态，并且建立了客观的动态范围评价指标，以计算出动态范围测试结果。本发明具有温度覆盖范围大、程式化程度高、操作便捷等良好性能。

Description

大动态范围红外辐射源测试系统的设计方法及系统应用
技术领域
本发明属于红外成像技术领域，具体涉及一种大动态范围红外辐射源测试系统的设计方法及系统应用。
背景技术
高动态范围红外热成像设备应用在出现强辐射源(例如太阳、火焰等)的环境中，克服图像因高温区域局部饱和致使场景目标信息丢失，无法达到理想成像效果的问题。但现有常规动态范围测试设备的测试能力较低（标准的场景测温最大温差在500℃左右），因此在测量高动态范围红外热成像设备时，会面临信号过饱和或过低的问题，无法满足大动态范围红外热成像设备的测试要求。在专利CN110579283B中公开了一种HDR动态红外辐射源阵列靶标，该专利涉及了高动态范围测试仪，但又缺少完整的系统设计，尽管可以实现温差不低于1000℃的红外测试靶标的搭建，但测试结果依赖于主观的性能分析，缺少客观的测试评价指标。并且在辐射源强度较弱或噪声环境较高时测试结果可信度不高，此外由于搭建的系统较为简陋，复杂的校准和调试过程将导致操作不便，需要经验丰富的专业人员进行操作和分析结果。无法满足大动态范围红外热成像设备的准确、便携简单的测试需求。
发明内容
本发明提出了一种大动态范围红外辐射源测试系统的设计方法及系统应用，用于定量测试红外热成像设备的动态范围指标。
实现本发明的技术解决方案为：一种大动态范围红外辐射源测试系统的设计方法，包括步骤如下：
步骤1、所述大动态范围红外辐射源测试系统包括黑体辐射源阵列、二次反射光学系统、控制系统、机动导轨、光机箱体；其中黑体辐射源阵列、二次反射光学系统、机动导轨封装在光机箱体内，设置在光机箱体外的控制系统分别与黑体辐射源阵列、机动导轨电连接，光机箱体上开有光机窗口。
步骤2、根据覆盖温度范围为-30℃~1200℃，对黑体辐射源阵列进行设计。
步骤3、由于黑体工作状态设置完成之后需要利用二次反射光学系统切换辐射输出光路，故根据黑体辐射源阵列中的黑体分布情况，设计二次反射光学系统。
步骤4、根据二次反射光学系统，设计机动导轨。
一种大动态范围红外辐射源测试系统的应用，以测试热成像设备的动态范围指标，具体步骤如下：
步骤A、搭建大动态范围红外辐射源测试系统。
步骤B、将待测的热成像设备安装在光机箱体边缘开设的光机窗口外，热成像设备成像窗口正对二次反射光学系统的末级光路，保证热成像设备可连续接收来自不同黑体的辐射信号；将热成像设备与控制系统连接。
控制系统接收显示热成像设备传来的信号图像，并支持框选计算目标黑体灰度值，以及显示框选目标黑体图像灰度值随黑体温度变化曲线。测试开始前提前启动预热大动态范围红外辐射源测试系统，包括调控每台黑体稳定工作在工作温度范围的最低值、调控机动导轨至零点位置、连接并调试热成像设备信号输入。
步骤C、根据覆盖温度范围为-30℃~1200℃的测试靶标，获取热成像设备的截止临 界灰度值以及饱和临界灰度值：
调控机动导轨使二次反射光学系统首先对准工作温度范围为-30℃~20℃的黑体，控制黑体在工作范围内由低温向高温逐渐升温，此时由热成像设备接收辐射信号并在控制系统上框选目标黑体图像，控制系统实时显示框选黑体灰度值随黑体温度升高的曲线图。
上述若未能在-30℃~20℃的黑体读取到截止临界灰度值，则通过机动导轨切换工 作温度在10℃~70℃的黑体辐射光路进行读取，依次类推直到确定截止临界灰度值。
再读取热成像设备的饱和临界灰度值，通过机动导轨切换更高一个温度范围 的黑体光路，注意观察框选目标黑体成像灰度值随黑体温度变化曲线；
步骤D、根据测试得到的热成像设备截止临界灰度值和饱和临界灰度值， 计算所测试热成像设备的动态范围指标。
由动态范围的对数表示方法：
（1），
其中，为热成像设备可探测的最大信号强度，为热成像设备可探测的最 小信号强度；对于热成像设备，，取热成像设备灰度值截止与饱和的 差值作为其可探测的系统最大信号强度，用噪声均方根值来表示最小可检测 信号强度。
其中，为噪声均方根值，用于衡量信号或数据的噪声水平的指标，通过以下 公式计算：
（2），
其中，表示第个像素点的灰度值，为个像素点的灰度平均值；噪声均方根 值通过采集热成像设备框选非黑体部分成像的环境背景计算，记录框选范围内的n 个像素点的灰度值数据，根据式（2）计算得到噪声均方根值。
步骤E、根据热成像设备的、、，结合动态范围的对数表示方法， 得到被测热成像设备动态范围的计算方法如下式：
（3）。
本发明与现有技术相比，其显著优点在于：
（1）本发明实现黑体辐射源覆盖温度范围-30℃~1200℃测试靶标的设计，光机箱体内部集成黑体辐射源阵列、二次反射光学系统、机动导轨，并且黑体辐射源阵列、二次反射光学系统连接至光机箱体外的控制系统，实现测试系统集成化设计和程式化控制。
（2）二次反射光学系统单独设计了每台黑体的辐射信号光路，保证输出信号的准确性。同时匹配有控制系统程式控制工作。保证宽温度范围黑体信号准确输出和便捷不同温度点的测试流程，建立了针对本测试仪器的客观动态范围评价方法，通过单个测试窗口即可实现完整的动态范围指标测试。
（3）光机系统全部置于密封箱体中、遮光筒、挡光光阑的使用可以有效遮挡来自其他光路的光线，避免杂散光线进入光学系统，保证测试环境光路干扰性最小，最大程度提高测试准确度。
附图说明
图1为本发明的大动态范围红外辐射源测试系统工作原理图。
图2为本发明的二次反射光学系统光路原理图（光机箱体内第一层俯视图）。
图3为黑体辐射源阵列分布示意图。
图4为抛物面反射镜分布示意图。
图5为大动态范围红外辐射源测试系统中热成像设备视频信号窗口示例。
图6为大动态范围红外辐射源测试系统中控制界面和数据显示界面视图。
1-光机箱体、2-黑体、3-黑体遮光筒、4-折转反射镜、5-机动导轨，6-挡光光阑、7-抛物面反射镜、8-光机窗口、9-平台支撑架。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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创造性劳动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。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应作广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；“连接”可以是机械连接，也可以是电连接。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。
另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
下面将结合本设计实例对具体实施方式、以及本次发明的技术难点、发明点进行进一步介绍。
结合图1~图4，一种大动态范围红外辐射源测试系统的设计方法，包括以下步骤：
步骤1、所述大动态范围红外辐射源测试系统包括黑体辐射源阵列、二次反射光学系统、控制系统、机动导轨、光机箱体；其中黑体辐射源阵列、二次反射光学系统、机动导轨封装在光机箱体1内，设置在光机箱体1外的控制系统分别与黑体辐射源阵列、机动导轨电连接，光机箱体1上开有光机窗口8。
步骤2、根据覆盖温度范围为-30℃~1200℃，对黑体辐射源阵列进行设计：
黑体辐射源阵列由十台不同工作温度范围的黑体2组成，黑体辐射源阵列按照不同的工作温度范围自下而上进行分层，确保相邻黑体工作温度接近排布，防止黑体工作温差过大对测试结果的干扰，从下至上第一层排列四台黑体2，工作温度范围分别为-30℃~20℃、10℃~70℃、60℃~200℃、180℃~320℃，第二层排列四台黑体2，工作温度分别为300℃~500℃、450℃~650℃、600℃~800℃、750℃~950℃，第三层排列两台黑体2，用于覆盖温度范围分别为900℃~1050℃、1000℃~1200℃。
每台黑体2独立工作，并通过黑体控制器与控制系统实现连接，控制系统对黑体辐射源阵列进行程式控制，并实时监控黑体工作状态。黑体控制器按照工作指令设置调控黑体2进行升温、降温、固定温度点。
同一排相邻两个黑体2之间的温度范围进行重叠设计，实现温度范围的连续性，保证温度覆盖范围达-30℃~1200℃的要求，同时重叠设计可以平衡相邻黑体之间的温度差异，防止过大的温度梯度产生。减少热应力和热膨胀对系统的影响，提高系统的稳定性和可靠性。
步骤3、由于黑体工作状态设置完成之后需要利用二次反射光学系统转移辐射输出光路，故根据黑体辐射源阵列中的黑体2分布情况，设计二次反射光学系统。
所述二次反射光学系统包括十个抛物面反射镜组件和一个折转反射镜4，每个黑体2对应一个抛物面反射镜组件，每个抛物面反射镜组件均包括黑体遮光筒3、挡光光阑6、抛物面反射镜7。黑体2的辐射信号通过抛物面反射镜组件消热差准直聚焦，再经折转反射镜4出射辐射信号至光机箱体1上开有的光机窗口8，红外热成像设备利用光机窗口8接收辐射信号。
每个黑体2的辐射出射端口设有一个黑体遮光筒3，利用黑体遮光筒3吸收辐射光线以消除发散光的反射，便于抛物面反射镜7准直光束；抛物面反射镜7采用离轴抛物面镜，镀金保护膜；表面粗糙度小于3nm，挡光光阑6和抛物面反射镜7固定在光机箱体1内的平台支撑架9上。
挡光光阑6设置在抛物面反射镜7的外侧，将抛物面反射镜7与其他黑体2产生的光路隔离。
折转反射镜4位于抛物面反射镜7和黑体2之间，经折转反射镜4出射辐射信号至光机箱体1上设有的光机窗口8，再由热成像设备接收。
步骤4、根据二次反射光学系统，设计机动导轨5。
在确保二次反射光学系统可以输出辐射光路的同时，需要控制光路的切换，以实现工作温度范围在-30℃~1200℃的不同辐射信号的输出。将折转反射镜4通过旋转支架固定在机动导轨5上，机动导轨5正对光机窗口8铺设，机动导轨5上设有三个步进电机，一个步进电机控制旋转支架改变折转反射镜4的出射光路方向，第二个步进电机控制折转反射镜4沿高度方向上下运动，第三个步进电机控制折转反射镜4沿机动导轨5左右运动，但折转平面反射镜5不能在抛物面反射镜7和黑体2之间移动。
通过调节折转反射镜4的位置来实现切换不同黑体2的辐射信号的输出，这样实现了大动态范围温度辐射信号的实时切换输出。
一种大动态范围红外辐射源测试系统的应用，以测试热成像设备的动态范围指标，具体步骤如下：
步骤A、搭建如上文所述的大动态范围红外辐射源测试系统。
步骤B、将待测的热成像设备安装在光机箱体1边缘开设的光机窗口8外，热成像设备成像窗口正对二次反射光学系统的末级光路，保证热成像设备可连续接收来自不同黑体2的辐射信号。
热成像设备连接控制系统，如图5所示，热成像设备视频信号可显示在控制系统上，控制系统接收显示信号图像并支持框选计算目标黑体灰度值，以及显示框选目标黑体图像灰度值随黑体温度变化曲线。测试开始前提前启动预热大动态范围红外辐射源测试系统，包括调控每台黑体2稳定工作在各自工作温度范围的最低值、调控机动导轨5至零点位置、连接并调试热成像设备信号输入。
步骤C、根据覆盖温度范围为-30℃~1200℃，获取热成像设备的截止临界灰度值以及饱和临界灰度值：
黑体辐射源阵列由十台不同工作温度范围的黑体2组成，覆盖温度范围为-30℃~ 1200℃，需要热成像设备的截止临界灰度值；具体操作为调控机动导轨5使二次反射光 学系统首先对准工作温度范围最低的黑体2（-30℃~20℃），控制黑体在工作范围内由低温 向高温逐渐升温，此时由热成像设备接收辐射信号并在控制系统上框选目标黑体图像，如 图6所示控制系统可实时显示框选黑体灰度值随黑体温度升高的曲线图。
截止临界灰度值指成像过程中随着成像黑体温度从低温升至高温过程中，框 选成像区域的灰度值由基本保持截止变为开始逐渐增加临界点时对应的灰度值。
若未能在黑体2（-30℃~20℃）读取到截止临界灰度值，则通过机动导轨5切换更高 一级温度黑体2（10℃~70℃）进行读取，依次类推直到确定截止临界灰度值。
其次读取热成像设备的饱和临界灰度值，通过机动导轨5切换更高一级温度 黑体2，注意观察框选目标黑体成像灰度值随黑体温度变化曲线。
饱和临界灰度值是在热成像设备成像过程中随着成像黑体温度的不断升高， 框选黑体成像区域的灰度值由逐渐增加变为基本饱和保持不变临界点时对应的灰度值。
步骤D、根据测试得到的热成像设备截止临界灰度值和饱和临界灰度值， 计算所测试热成像设备的动态范围指标。
由动态范围的对数表示方法：
（1），
其中，为热成像设备可探测的最大信号强度，为热成像设备可探测的最 小信号强度。对于热成像设备，，取热成像设备灰度值截止与饱和的 差值作为其可探测的系统最大信号强度，用噪声均方根值来表示最小可检测 信号强度。
其中，为噪声均方根值，用于衡量信号或数据的噪声水平的指标，通过以下 公式计算：
（2），
其中，表示第n个像素点的灰度值，为n个像素点的灰度平均值；噪声均方根值通过热成像设备框选非黑体部分成像的环境背景计算，记录框选范围内的n个像素 点的灰度值数据，按照上式（2）在控制系统上即可计算噪声均方根值。
步骤E、根据热成像设备的、、，结合动态范围的对数表示方法， 得到被测热成像设备动态范围的计算方法如下式：
（3）。
实施例1：
结合图1，所述多光路大动态范围红外辐射源测试系统包括黑体辐射源阵列、二次反射光学系统、控制系统、机动导轨、光机箱体；所述光机箱体1具备集成化程度高的特点，为防止外界杂散光干扰和隔绝外部灰尘和湿气的影响，黑体辐射源阵列、二次反射光学系统、机动导轨封装在光机箱体1内，设置在光机箱体1外的控制系统分别与黑体辐射源阵列、机动导轨电连接，光机箱体1上开有光机窗口8。
每台黑体2均直接受控于黑体控制器，机动导轨5直接受控于机动导轨驱动器，黑体控制器和机动导轨驱动器通过电连接至光机箱体1外的控制系统实现程式控制和工作状态监控。
上述黑体辐射源阵列温度覆盖范围为-30℃～1200℃，由阵列排布黑体2实现。
通过对十台工作在不同温度范围黑体2的组合阵列排布实现大温度范围，如图3黑体辐射源阵列分布示意图所示，将十台黑体2按照工作温度不同分三层放置，其中从下到上分别是第一层和第二层各四台黑体2，并且第二层黑体2摆放位置与第一层相同；第三层两台黑体2，放在平台支撑架9的中间位置。每台黑体2按照一定角度倾斜并对准光路至不同的抛物面反射镜7，每台黑体2独立工作且光路互不干扰。
二次反射光学系统设计确保辐射信号的准确输出，如图2光机箱体1内第一层俯视图和图3黑体辐射源阵列排布示意图。
上述十台黑体2光路均单独设计相互隔离无明显干扰，设计了简单高效的光路输出方式。其中每层中相邻两台黑体2为一对，彼此的出射光轴夹角14°，所述相邻两台黑体2信号经抛物面反射镜7反射后的光路交于机动导轨5的同一位置，只需改变折转反射镜4旋转角度即可实现两黑体2信号光路的快速切换，如图2二次反射光学系统光路原理图中所示对折转反射镜4位置逆时针旋转一定角度即可切换另一黑体2的出射光路。
如图4抛物面反射镜分布示意图，考虑光路搭建的协同性，上述抛物面反射镜7采取与黑体辐射源阵列相同的位置安装策略。
抛物面反射镜7按照从下到上三层排布；第一层安装四面抛物面反射镜7，每台抛物面反射镜7均对准对应黑体2出射光路安装；第二层排布与第一层相同，排布四面抛物面反射镜7；第三层只安装两面抛物面反射镜7，布置在平台支撑架9的中间位置。
二次反射光学系统使得测试系统可以输出温度范围-30℃~1200℃的任一温度点的辐射信号。
本发明设计考虑了影响测试结果的各因素，提高了动态范围测试的准确性，为减少机动导轨五对精密光路的影响整个光机系统安装于光学平台之上。在每台黑体出射端口安装有黑体遮光筒3和每面抛物面反射镜7外围均安装挡光光阑6遮挡非本光路光线，实现光路最大程度的相互隔离。
折转反射镜4安装在机动导轨5上负责选择输出不同黑体2光路信号。
经由十台抛物面反射镜7出射的辐射光信号光路位置固定，其抛物面反射镜7出射光路交于机动导轨5的不同位置上，需要调控机动导轨5位移折转反射镜4至对应位置输出光信号。
所述折转反射镜4安装在机动导轨5上，分别在导轨的三个不同位置安装有步进电机；实现了机动导轨5范围内对折转反射镜4进行前后位移、上下位移、旋转操作，这样设计的二次反射光学系统，可以灵活选择辐射温度在-30℃~1200℃内黑体2的光路信号，极大简化了测试流程。
机动导轨5经过提前的路径规划，在选择不同温度黑体2辐射源后控制系统发送指令到机动导轨驱动器，可直接定位折转反射镜4到反射黑体2的抛物面反射镜7的下级光路位置上，由折转反射镜4反射光路至光机窗口8完成光路输出。
通过对辐射温度在-30℃~1200℃辐射信号的多次测试数据采集，并在控制系统上进行分析确定计算数据，按照客观评价公式计算动态范围测量值，实现对被测热成像设备动态范围性能指标的客观评价。
利用本发明设计的大动态范围红外辐射源测试系统对加拿大Telops公司生产的HDR-M100K型中波红外探测器的动态范围进行测量。
按照上述大动态范围红外辐射源测试系统的测试方法，记录测量数据。噪 声均方根值由背景灰度值数据计算得到为1.97，截止临界灰度值取到1363，饱和临界 灰度值取到65036。再根据公式（3），计算热成像设备的动态范围高达到90.19dB。
如图5、图6分别为大动态范围红外辐射源测试系统中热成像设备视频信号窗口示例以及控制界面和数据显示界面视图。测试结果表明搭建的测试系统具备覆盖温度-30℃~1200℃的能力，可以实现对热成像设备动态范围指标的便捷有效测试。并且可以定量的计算出红外热成像设备的动态范围指标，克服了现有动态范围测试设备无法对大动态红外成像设备动态范围定量计算的难题。
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 (5)

1.一种大动态范围红外辐射源测试系统的设计方法，其特征在于，包括步骤如下：
步骤1、所述大动态范围红外辐射源测试系统包括黑体辐射源阵列、二次反射光学系统、控制系统、机动导轨、光机箱体；其中黑体辐射源阵列、二次反射光学系统、机动导轨封装在光机箱体(1)内，设置在光机箱体(1)外的控制系统分别与黑体辐射源阵列、机动导轨电连接，光机箱体(1)上开有光机窗口(8)；
步骤2、根据覆盖温度范围为-30℃～1200℃，对黑体辐射源阵列进行设计；具体如下：
黑体辐射源阵列由10台不同工作温度范围的黑体(2)组成，黑体辐射源阵列按照不同的工作温度范围自下而上进行分层，从下至上第一层排列四台黑体(2)，工作温度范围分别为-30℃～20℃、10℃～70℃、60℃～200℃、180℃～320℃，第二层排列四台黑体(2)，工作温度分别为300℃～500℃、450℃～650℃、
600℃～800℃、750℃～950℃，第三层排列两台黑体(2)，用于覆盖温度范围分别为900℃～1050℃、1000℃～1200℃；
每台黑体(2)独立工作，并通过黑体控制器与控制系统实现连接，控制系统对黑体辐射源阵列进行程式控制，并实时监控黑体工作状态；黑体控制器按照工作指令设置调控黑体(2)进行升温、降温、固定温度点；
步骤3、由于黑体工作状态设置完成之后需要利用二次反射光学系统转移辐射输出光路，故根据黑体辐射源阵列中的黑体分布情况，设计二次反射光学系统；具体如下：
二次反射光学系统包括十个抛物面反射镜组件和一个折转反射镜(4)，每个黑体(2)对应一个抛物面反射镜组件，每个抛物面反射镜组件均包括黑体遮光筒(3)、挡光光阑(6)、抛物面反射镜(7)；黑体(2)的辐射信号通过抛物面反射镜组件消热差准直聚焦，再经折转反射镜(4)出射辐射信号至光机箱体(1)上开有的光机窗口(8)，红外热成像设备利用光机窗口(8)接收辐射信号；
每个黑体(2)的辐射出射端口设有一个黑体遮光筒(3)，利用黑体遮光筒(3)吸收辐射光线以消除出射端口边缘发散光的干扰，便于抛物面反射镜(7)准直光束；抛物面反射镜(7)采用离轴抛物面镜，镀金保护膜，表面粗糙度小于3nm；挡光光阑(6)和抛物面反射镜(7)固定在光机箱体(1)内的平台支撑架(9)上；挡光光阑(6)设置在抛物面反射镜(7)的外侧，将抛物面反射镜(7)与其他黑体(2)产生的光路隔离；折转反射镜(4)位于抛物面反射镜(7)和黑体(2)之间，经折转反射镜(4)出射辐射信号至光机箱体(1)上设有的光机窗口(8)，再由热成像设备接收；
步骤4、根据二次反射光学系统，设计机动导轨(5)。
2.根据权利要求1所述的大动态范围红外辐射源测试系统的设计方法，其特征在于，步骤4中，根据二次反射光学系统，设计机动导轨(5)，具体如下：
在确保二次反射光学系统能够输出辐射光路的同时，需要控制光路的切换，以实现工作温度范围在-30℃～1200℃的不同辐射信号的输出，将折转反射镜(4)通过旋转支架固定在机动导轨(5)上，机动导轨(5)正对光机窗口(8)铺设，机动导轨(5)上设有三个步进电机，一个步进电机控制旋转支架改变折转反射镜(4)的出射光路方向，第二个步进电机控制折转反射镜(4)沿高度方向上下运动，第三个步进电机控制折转反射镜(4)沿机动导轨(5)左右运动，但折转平面反射镜(5)不能在抛物面反射镜(7)和黑体(2)之间移动；
通过调节折转反射镜(4)的位置来实现切换不同黑体(2)的辐射信号的输出，这样实现了大动态范围温度辐射信号的实时切换输出。
3.一种大动态范围红外辐射源测试系统的应用，以测试热成像设备的动态范围指标，其特征在于，具体步骤如下：
步骤A、搭建如权利要求1～2中任意一项所述的大动态范围红外辐射源测试系统；步骤B、将待测的热成像设备安装在光机箱体(1)边缘开设的光机窗口(8)外，热成像设备成像窗口正对二次反射光学系统的末级光路，保证热成像设备可连续接收来自不同黑体(2)的辐射信号；将热成像设备与控制系统连接；
控制系统接收显示热成像设备传来的信号图像并支持框选计算目标黑体灰度值，以及显示框选目标黑体图像度值灰随黑体温度变化曲线；测试开始前提前启动预热大动态范围红外辐射源测试系统，包括调控每台黑体(2)稳定工作在各自工作温度范围的最低值、调控机动导轨(5)至零点位置、连接并调试热成像设备信号输入；
步骤C、根据覆盖温度范围为-30℃～1200℃的测试靶标，获取热成像设备的截止临界灰度值Vmin以及饱和临界灰度值Vsat：
调控机动导轨(5)使二次反射光学系统首先对准工作温度范围为-30℃～20℃的黑体(2)，控制黑体在工作范围内由低温向高温逐渐升温，此时由热成像设备接收辐射信号并在控制系统上框选目标黑体图像，控制系统实时显示框选黑体灰度值随黑体温度升高的曲线图；
若未能在-30℃～20℃的黑体(2)读取到截止临界灰度值，则通过机动导轨(5)切换工作温度在10℃～70℃的黑体(2)光路进行读取，依次类推直到确定截止临界灰度值Vmin；
再读取热成像设备的饱和临界灰度值Vsat，通过机动导轨(5)切换温度更高一级温度黑体(2)的光路，注意观察框选目标黑体成像灰度值随黑体温度变化曲线；
步骤D、根据测试得到的热成像设备截止临界灰度值Vmin和饱和临界灰度值Vsat，计算所测试热成像设备的动态范围指标；
由动态范围的对数表示方法Dr：
其中，VMax为热成像设备可探测的最大信号强度，VMin为热成像设备可探测的最小信号强度；对于热成像设备，VMax＝Vsat-Vmin，取热成像设备灰度值截止与饱和的差值作为其可探测的系统最大信号强度VMax，用VnRMS噪声均方根值来表示最小可检测信号强度VMin；
其中，VnRMS为噪声均方根值，用于衡量信号或数据的噪声水平的指标，通过以下公式计算：
其中，Vn表示第n个像素点的灰度值，为n个像素点的灰度平均值；噪声均方根值VnRMS通过采集热成像设备框选非黑体部分成像的环境背景计算，记录框选范围内的n个像素点的灰度值数据Vn，根据式(2)计算得到VnRMS噪声均方根值；步骤E、根据热成像设备的Vsat、Vmin、VnRMS，结合动态范围的对数表示方法Dr，得到被测热成像设备动态范围的计算方法如下式：
4.根据权利要求3所述的大动态范围红外辐射源测试系统的应用，其特征在于：截止临界灰度值Vmin指成像过程中随着成像黑体温度从低温升至高温过程中，框选成像区域的灰度值由基本保持截止变为开始逐渐增加临界点时对应的灰度值。
5.根据权利要求3所述的大动态范围红外辐射源测试系统的应用，其特征在于：饱和临界灰度值Vsat是在热成像设备成像过程中随着成像黑体温度的不断升高，框选黑体成像区域的灰度值由逐渐增加变为基本饱和保持不变临界点时对应的灰度值。
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