[发明专利]一种极微弱多波段红外辐照度测量系统及方法

权利要求书

1.一种极微弱多波段红外辐照度测量系统，其特征是，包括光学系统、信号探测模块、数据采集及处理系统和多维调整平台，所述多维调整平台上设有真空低温舱，所述光学系统和信号探测模块分别设置在所述真空低温舱内，所述光学系统，用于对被测光束进行离轴全反光变换，并将变换后的被测光束聚焦到信号探测模块上；所述信号探测模块，用于检测被测光束；所述数据采集及处理系统，用于控制所述光学系统和信号探测模块，并接收所述信号探测模块检测到的信号并处理；

所述光学系统包括红外窗口、离轴抛物面主镜、离轴抛物面次镜和抛物面聚焦镜，所述红外窗口倾斜设置在真空低温舱的壳壁上，所述离轴抛物面主镜、离轴抛物面次镜和抛物面聚焦镜设置在真空低温舱内；所述红外窗口和离轴抛物面主镜之间设置有消杂光光阑与孔径光阑，所述离轴抛物面主镜和离轴抛物面次镜的焦点处设置有视场光阑，所述离轴抛物面次镜和抛物面聚焦镜之间设置有窄带滤光片和斩光器；被测光束经红外窗口进入真空低温舱内，经过孔径光阑与消杂光光阑后入射到离轴抛物面主镜，再经过离轴抛物面主镜和视场光阑反射到离轴抛物面次镜，离轴抛物面次镜对光束进行重新准直，并通过窄带滤光片和斩光器滤光后入射到抛物面聚焦镜，经过抛物面聚焦镜将光束聚焦到红外探测器上；

还包括真空低温系统，所述真空低温系统包括真空低温舱，所述真空低温舱内设有铝制冷板，所述铝制冷板上安装有光学元器件，所述铝制冷板与低温制冷机连接，通过低温制冷机为铝制冷板提供冷量。

2.根据权利要求1所述的一种极微弱多波段红外辐照度测量系统，其特征是，所述信号探测模块采用制冷型单点红外探测器。

3.根据权利要求2所述的一种极微弱多波段红外辐照度测量系统，其特征是，所述光学系统包括红外窗口、离轴抛物面主镜、离轴抛物面次镜和抛物面聚焦镜，所述红外窗口倾斜设置在真空低温舱的壳壁上，所述离轴抛物面主镜、离轴抛物面次镜和抛物面聚焦镜设置在真空低温舱内；所述红外窗口和离轴抛物面主镜之间设置有消杂光光阑与孔径光阑，所述离轴抛物面主镜和离轴抛物面次镜的焦点处设置有视场光阑，所述离轴抛物面次镜和抛物面聚焦镜之间设置有窄带滤光片和斩光器；被测光束经红外窗口进入真空低温舱内，经孔径光阑与消杂光光阑、离轴抛物面主镜、视场光阑、离轴抛物面次镜、窄带滤光片、斩光器后，经抛物面聚焦镜聚焦到红外探测器上。

4.根据权利要求3所述的一种极微弱多波段红外辐照度测量系统，其特征是，所述离轴抛物面主镜、离轴抛物面次镜和抛物面聚焦镜分别采用铝合金制成的，并镀有金属反射膜及介质保护膜。

5.根据权利要求1所述的一种极微弱多波段红外辐照度测量系统，其特征是，还包括被测目标瞄准系统，所述被测目标瞄准系统设置在红外窗口的前侧，所述被测目标瞄准系统包括折转平面反射镜、变焦透镜和CCD探测器，被测光束照射到红外窗口后，折射到折转平面反射镜上，经折转平面反射镜反射到变焦透镜后，经变焦透镜透射到CCD探测器上。

6.根据权利要求1所述的一种极微弱多波段红外辐照度测量系统，其特征是，还包括液氮充注系统和抽真空系统，所述液氮充注系统，用于控制真空低温舱内的液氮液位；所述抽真空系统为分子泵机组，用于将真空低温舱内真空度提高到10^-5Pa量级。

7.一种如权利要求1-6中任一项所述的极微弱多波段红外辐照度测量系统的工作方法，其特征是，包括以下步骤：

(1)通过液氮充注系统向真空低温舱内充注液氮制冷，通过抽真空系统将真空低温舱内真空度提高到10^-5Pa量级；

(2)被测光束经红外窗口进入真空低温舱内，经消杂光光阑与孔径光阑后到达离轴抛物面主镜，经离轴抛物面主镜和视场光阑到达离轴抛物面次镜，离轴抛物面次镜把光束重新进行准直后通过窄带滤光片和斩光器滤光调制后，到达抛物面聚焦镜，经抛物面聚焦镜聚焦到单点红外探测器上；

(3)单点红外探测器将检测到的信号通过滤波放大电路滤波和放大后，传输给主控制器，主控制器将采集的信号通过接口电路传输给计算机；

(4)计算机对接收的信号进行处理，并显示。

8.根据权利要求7所述的一种基于极微弱多波段红外辐照度测量系统的工作方法，其特征是，所述步骤(2)中，通过主控制器控制第一步进电机调节视场光阑，并通过第二步进电机控制窄带滤光片旋转选择测试波长，主控制器通过数字锁相环电路控制直流电机，使斩光器输出频率稳定的待测信号。