CN214702519U - 一种红外辐射外场标定装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种红外辐射外场标定装置，涉及光学测量领域，具体为在地基上固定望远镜，望远镜镜头外环绕一圈安装固定支架，两侧各自垂直通过刚性支架固定滑轨动槽和滑轨定槽，位于漫反射板两端，漫反射板对镜头进行遮挡；当驱动电机驱动滑轨动槽向左或向右移动，带动漫反射板相对望远镜镜头的中心进行左右偏移，进而入射到望远镜内的红外辐射光强度发生变化；在望远镜筒外固定光谱辐射计，对准漫反射板左右偏移时暴露在望远镜镜头外侧的部分，太阳光线照射到漫反射板上，以相同的角度分别进入光谱辐射计和望远镜镜头内，以光谱辐射计为标准来间接标定望远镜。本发明操作简易，能切实减少工作量，减少作业时间，提高工作效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及光学测量领域，具体是一种红外辐射外场标定装置。
背景技术
目前的红外辐射测量设备通常采取黑体+大口径平行光管、大口径面源黑体外定标结合内定标进行红外辐射标定，平行光管和面源黑体口径一般稍大于测量设备望远镜口径，置于测量设备望远镜光学系统的前端，通过黑体设置多个温度点，对应测量设备红外成像探测元件不同工作状态输出灰度，通过计算能量传递，得到探测器输出灰度值与输入红外辐射能量的关系，完成测量设备的红外辐射标定。
标定过程中，黑体升降温和稳定时间相对较长，标定一次时间较长，对于大口径红外辐射测量设备外场使用条件而言，标定系统体积比较庞大，重量较大，需要单独配备车辆装载运输，标定系统展开调整操作复杂，给外场现场标定带来较多不便。
另外，红外辐射测量设备通常配有大气测量仪器，如太阳光度计、激光雷达、能见度测量仪和自动化气象站等，以获取必要的大气参数，通过大气传输软件计算大气透过率，但大气透过率计算结果缺乏有效的现场验证手段。
实用新型内容
针对上述问题，本实用新型提出了一种红外辐射外场标定装置，提高辐射标定工作效率和实现大气透过率验证，降低测量设备复杂度和工作效率。
所述的红外辐射外场标定装置包括：望远镜，漫反射板，光谱辐射计，固定支架，刚性支架，轻质支架，位置传感器，驱动电机，滑轨动槽和滑轨定槽；
所述望远镜固定在地面的底座上，在望远镜镜头外，环绕镜头一圈安装固定支架，在固定支架的对称两侧分别各自垂直固定一个刚性支架，两侧的刚性支架分别安装滑轨动槽和滑轨定槽，用于固定漫反射板的两端，使得漫反射板整体对镜头起到遮挡作用；
在滑轨定槽的一侧安装有驱动电机，驱动电机位于与固定支架连接的轻质支架上；滑轨动槽的一侧安装有位置传感器，位置传感器同样固定在与固定支架连接的另一轻质支架上；
当驱动电机驱动滑轨动槽向左或向右移动，漫反射板一端不动，另一端随滑轨动槽进行同样的向左或向右移动，使得漫反射板相对望远镜镜头的中心进行左右偏移，进而入射到望远镜内的红外辐射光强度发生变化；
在望远镜镜筒外侧固定一个轻质支架，将光谱辐射计固定其上，且光谱辐射计的光轴与望远镜光轴平行，对准漫反射板左右偏移时暴露在望远镜镜头外侧的部分，且充满辐射计视场；
太阳光线照射到漫反射板上，漫反射板的一部分反射光进入望远镜镜头内，并入射到探测器上；同时另一部分反射光以相同的角度进入光谱辐射计；通过光谱辐射计和望远镜同角度、同步测量漫反射板反射的太阳光，以光谱辐射计为标准来间接标定望远镜。
本实用新型的优点在于：
1)、一种红外辐射外场标定装置，通过漫反射板随滑轨动槽的移动，使入射红外辐射测量设备的光为天空背景光与漫反射太阳光的动态组合，可以完成低至天空背景光，高至最强漫反射太阳光动态范围的辐射标定，满足低端和高端标定范围要求。
2)、一种红外辐射外场标定装置，满足全口径、全过程、全视场红外辐射测量设备的标定要求；标定器材和安装相对简单，操作简易，能切实减少工作量，减少作业时间，对提高工作效率、降低工作难度有益，成本相对较低，具有明显经济效益。
附图说明
图1为本实用新型一种红外辐射外场标定装置的结构示意图。
图2为本实用新型的漫反射板的滑动安装示意图。
图3为本实用新型的光谱辐射计安装示意图。
1-望远镜，2-漫反射板，3-光谱辐射计，4-固定支架，5-滑轨定槽，6-滑轨动槽，7-驱动电机，8-位置传感器，9-轻质支架。
具体实施方式
为了便于本领域普通技术人员理解和实施本实用新型，下面结合附图对本实用新型作进一步的详细和深入描述。
本实用新型在地基的红外辐射测量设备望远镜前端安装大尺寸漫反射板，同时，在望远镜镜筒旁侧安装红外光谱辐射计，漫反射板覆盖辐射计和辐射测量设备入瞳，通过光谱辐射计和辐射测量设备同角度、同步测量大漫反射板反射的太阳光，以漫反射板为媒介，以光谱辐射计为标准来间接标定红外辐射测量设备；同时漫反射板可以移动，部分天空背景辐射和漫反射板辐射组合输入测量设备望远镜，实现标定范围向低端扩展。标定装置操作简易，对探测器工作在线性段要求不高，标定速度快，可有效提高工作效率。
所述的红外辐射外场标定装置如图1，图2和图3所示，具体包括：望远镜，漫反射板，光谱辐射计，固定支架，刚性支架，轻质支架，位置传感器，驱动电机，滑轨动槽和滑轨定槽。其中，滑轨动槽和滑轨定槽组成了滑组合件。
所述望远镜固定在地面的底座上，望远镜中心轴线与地面倾斜角度在0°与90°之间。
在望远镜镜头头部外，环绕镜头一圈安装固定支架，在固定支架的对称两侧分别各自垂直固定一个刚性支架，两侧的刚性支架分别安装滑轨动槽和滑轨定槽，用于固定漫反射板的两端；使得漫反射板整体对镜头起到遮挡作用，且漫反射板与镜头光轴保持固定角度，且充满辐射测量设备视场；角度由测量的范围，漫反射板的反射系数及太阳光强度因素综合确定。
固定支架与漫反射板随镜头一起转动；固定支架可拆卸，且位置角度重复精度高。
在滑轨定槽的一侧安装有驱动电机，驱动电机位于与固定支架连接的轻质支架上；滑轨动槽的一侧安装有位置传感器，位置传感器同样固定在与固定支架连接的另一轻质支架上，且安装于漫反射板下缘中部位置。
当驱动电机驱动滑轨动槽向左或向右移动，漫反射板一端不动，另一端随滑轨动槽进行同样的向左或向右移动，使得漫反射板相对望远镜镜头的中心进行左右偏移，进而入射到望远镜内的红外辐射光强度发生变化。
位置传感器给出漫反射板相对中心左右的偏移量。
在望远镜镜筒外侧固定一个轻质支架，将光谱辐射计固定其上，且光谱辐射计的光轴与望远镜光轴平行，对准漫反射板左右偏移时暴露在望远镜镜头外侧的部分，且充满辐射计视场；光谱辐射计或轻质支架可拆卸，若需要拆卸，位置角度安装重复性精度高。
太阳光线照射到漫反射板上，漫反射板的一部分反射光进入望远镜镜头内，并入射到探测器上；同时另一部分反射光以相同的角度进入光谱辐射计；通过光谱辐射计和望远镜同角度、同步测量漫反射板反射的太阳光，以光谱辐射计为标准来间接标定望远镜。
所述的漫反射板为长方形，长边不小于1.5倍、短边不小于1.1倍望远镜的直径；漫反射板要求轻质、刚性，红外反射光谱要求尽可能平坦、反射各向光谱特性相同，如铝合金板(2Al2T4)、聚四氟乙烯板(PTFE)等。
所述的光谱辐射计选用红外光谱辐射计，光谱覆盖辐射测量设备探测器响应光谱范围，光谱分辨率不小于0.3微米，幅值测量精度优于10％。
进一步为适用于不同的望远镜头部结构，可单独为光谱辐射计安装小的漫反射板，但需要保证小漫反射板的特性与安装角度，同大漫反射板的保持一致。
本实用新型中的漫反射板位置处于中间位置，选择亮度均匀的天空区域，测量设备视轴指向天空，通过转动测量设备，精确控制漫反射板与太阳的夹角，使得太阳光通过一定角度照射在漫反射板上，角度选择尽量避免支架遮挡太阳光。漫反射板的反射光进入望远镜的探测器上，同时反射光以相同的角度进入辐射计。
控制测量设备转动，使漫反射板与太阳的夹角变化，即使入射望远镜的红外辐射光强度发生变化，同时控制测量设备图像灰度在合适范围内；分别快速向左和向右移动漫反射板，同步记录测量设备红外探测图像和辐射计光谱数据及相应的角度等技术状态。测量过程尽量快速且保持漫反射板与太阳夹角不变，避免天气和漫反射板温度出现较大变化。
不断改变太阳光入射的强度，通过探测器的结果与光谱辐射计的测量结果比对，可以完成部分动态范围的标定；通过漫反射板使入射光为天空背景光和漫反太阳光的动态组合，可以完成低至天空背景，高至最强漫反太阳光的动态范围的辐射标定。
Claims (5)
1.一种红外辐射外场标定装置，其特征在于：包括：望远镜，漫反射板，光谱辐射计，固定支架，刚性支架，轻质支架，位置传感器，驱动电机，滑轨动槽和滑轨定槽；
所述望远镜固定在地面的底座上，在望远镜镜头外，环绕镜头一圈安装固定支架，在固定支架的对称两侧分别各自垂直固定一个刚性支架，两侧的刚性支架分别安装滑轨动槽和滑轨定槽，用于固定漫反射板的两端，使得漫反射板整体对镜头起到遮挡作用；
在滑轨定槽的一侧安装有驱动电机，驱动电机位于与固定支架连接的轻质支架上；滑轨动槽的一侧安装有位置传感器，位置传感器同样固定在与固定支架连接的另一轻质支架上；
当驱动电机驱动滑轨动槽向左或向右移动，漫反射板一端不动，另一端随滑轨动槽进行同样的向左或向右移动，使得漫反射板相对望远镜镜头的中心进行左右偏移，进而入射到望远镜内的红外辐射光强度发生变化；
在望远镜镜筒外侧固定一个轻质支架，将光谱辐射计固定其上，且光谱辐射计的光轴与望远镜光轴平行，对准漫反射板左右偏移时暴露在望远镜镜头外侧的部分，且充满辐射计视场；
太阳光线照射到漫反射板上，漫反射板的一部分反射光进入望远镜镜头内，并入射到探测器上；同时另一部分反射光以相同的角度进入光谱辐射计；通过光谱辐射计和望远镜同角度、同步测量漫反射板反射的太阳光，以光谱辐射计为标准来间接标定望远镜。
2.如权利要求1所述的一种红外辐射外场标定装置，其特征在于：所述的滑轨动槽和滑轨定槽组成了滑组合件。
3.如权利要求1所述的一种红外辐射外场标定装置，其特征在于：所述的漫反射板为长方形，长边不小于1.5倍、短边不小于1.1倍望远镜的直径；漫反射板要求轻质、刚性，红外反射光谱要求平坦、反射各向光谱特性相同。
4.如权利要求1所述的一种红外辐射外场标定装置，其特征在于：所述的光谱辐射计选用红外光谱辐射计，光谱分辨率不小于0.3微米，幅值测量精度优于10％。
5.如权利要求1所述的一种红外辐射外场标定装置，其特征在于：为适用于不同的望远镜头部结构，单独为所述的光谱辐射计安装小的漫反射板，保证小漫反射板的特性与安装角度，同大漫反射板的保持一致。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116147764A (zh) * | 2023-04-20 | 2023-05-23 | 中国计量科学研究院 | 辐射照度标定、灵敏度测试装置及方法 |
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