[发明专利]一种红外透波窗口辐射传输特性测量平台

说明书

技术领域

本发明提出的一种红外透波窗口辐射传输特性测量平台，主要应用在红外探测技术领域，特别是明显高于室温的红外透波窗口辐射传输特性测量。

背景技术

红外探测技术具有全天时被动工作、探测距离远、分辨率高、体积小功耗低等特点，广泛应用于测绘、遥感、军事等无人机光电探测系统。为了保证红外探测系统的安全和正常工作，需要安装红外透波窗口。凡温度高于零K的物体均向外发射红外辐射，这为红外探测技术的应用提供了基础条件，但是保护红外探测系统本身免于破坏的红外透波窗口也具备辐射传输特性，将影响了红外探测系统的性能。携带红外探测系统的无人飞行器在大气层高超音速飞行状态时，出现强烈的气动加热使红外透波窗口的温度上升。高温红外透波窗口不仅对远处目标的红外辐射形成衰减，导致目标探测信噪比降低，还产生强烈自身热辐射，极易导致红外探测器饱和，使其不能分辨来自目标的信号，降低红外探测系统的性能，甚至使其失效，制约了红外成像探测技术在高超音速领域的广泛应用。一些研究表明，红外透波窗口的温度越高，对红外探测系统性能的影响约严重。因此，准确获取高温状态的红外透波窗口透过率和自身热辐射等辐射传输特性参数，在评估红外透波窗口对红外探测系统性能的影响中变得尤为重要。

目前，公开报道的红外透波窗口辐射传输特性测量主要是常温状态测量，对应的测量平台主要由红外测量仪、面源黑体以及数据记录仪等组成，红外透波窗口处于红外测量仪、面源黑体之间，测量有、无红外透波窗口两种状态的面源黑体红外辐射，两者之比即为透过率，进而分析衰减系数，计算自身热辐射。由于常温状态下，红外透波窗口温度较为稳定，且自身热辐射小，满足自身热辐射为零的假设，这种测量平台可获得准确的结果，但是用于测量高温状态测量时，红外透波窗口自身热辐射迅速增强，自身热辐射为零的假设不成立，这将带来极大的试验误差，所以，现有测量平台不能测量出高温状态下的红外透波窗口透过率，更不能测量出高温状态下的红外透波窗口自身热辐射。

发明内容

本发明要解决的技术问题为：针对红外窗口热辐射评估面临的红外窗口材料热辐射特性参数缺乏问题，发明了一种红外透波窗口辐射传输特性测量平台，用于测量高温状态下红外透波窗口的透过率和自身热辐射等辐射传输特性。

本发明的技术方案为：

一种红外透波窗口辐射传输特性测量平台，包括支撑平台、保温装置、红外测量仪、面源黑体、数据记录仪和平台状态控制器；

保温装置、红外测量仪、面源黑体安装于支撑平台上；

保温装置为箱体，箱体两端开设小孔，保温装置内有红外透波窗口的安装接口，隔离红外透波窗口与外界环境的直接热交换；

红外测量仪在保温装置外一侧，通过保温装置箱体上的小孔测量面源黑体的红外辐射或其穿透红外透波窗口的红外辐射；

面源黑体位于与红外测量仪相对的保温装置的另一侧，通过保温装置箱体上的小孔向红外透波窗口或红外测量仪发射红外辐射；

红外测量仪的探测视线、面源黑体辐射面中心的法线、保温装置两端小孔的中心连线三者重合；

数据记录仪用于记录实验参数和测量结果，实验参数包括面源黑体的温度T_b和红外透窗口的温度T，测量结果包括红外测量仪测量的在响应波段Δλ的红外辐射L_Δλ,obj和透过红外透波窗口的面源黑体红外辐射L_Δλ,tot；

平台状态控制器用于：

控制红外透波窗口的温度T和面源黑体温度T_b；从数据记录仪获取数据；进行线性拟合，计算红外透波窗口在测量要求温度T、波段Δλ的辐射传输特性，包括透过率和自身热辐射拟合公式为：