[发明专利]适应低温真空冷舱环境的微弱红外辐射度测量装置及方法

说明书

本发明公开了一种适应低温真空冷舱环境的微弱红外辐射度测量装置，包括低温真空冷舱，低温真空冷舱内部布置由低温控制反射式斩波器、低温电机、液氮制冷辐射体、设定发射率控温辐射体、被测红外辐射体、红外镜头、冷光阑和红外探测器组成的光学探测设备；低温真空冷舱外部布置由信号处理机构、驱动控制机构和温度控制机构组成的控制设备。本发明采用上述结构的适应低温真空冷舱环境的微弱红外辐射度测量装置，首先采用设定发射率、温度和辐射光谱的辐射体对测量装置进行标定，得到信号幅值与探测波段内辐射功率的关系，再使用测量装置对被测目标进行测量，根据标定的对应关系即可准确测得目标的辐射强度，从而实现了微弱红外目标辐射的测量。

技术领域

本发明涉及一种红外光学技术，尤其涉及一种适应低温真空冷舱环境的微弱红外辐射度测量装置及方法。

背景技术

随着红外探测技术的发展，先进红外探测装置可实现对空间目标的远距离探测。为了在其研制、生产和使用生命周期内对探测性能进行测试，往往需要在地面建立相应的测试环境，即使用低温真空冷舱模拟太空环境，并构建微弱红外辐射系统模拟红外目标。对所构建红外目标的辐射出射度进行测量和标定，使其保持正常稳定状态，是后续先进红外探测装置性能实验的基础。

而对微弱红外目标辐射性能的准确测量一直是一个技术难点。因为周围任意具有温度的物体均为红外辐射体，导致目标的辐射信号淹没在背景中，且测量结果中的背景辐射量较难剔除，特别是当到达探测器处的辐射功率低于探测器噪声等效功率时，很难从高的直流背景和随时间起伏的噪声中获得目标的辐射量。此外，目前常用的测量装置也难以满足低冷、真空的冷舱工作环境要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种适应低温真空冷舱环境的微弱红外辐射度测量装置，首先采用设定发射率、温度和辐射光谱的辐射体对测量装置进行标定，得到信号幅值与探测波段内辐射功率的关系，再使用测量装置对被测目标进行测量，根据标定的对应关系即可准确测得目标的辐射强度，从而实现了微弱红外目标辐射的测量。

为实现上述目的，本发明提供了适应低温真空冷舱环境的微弱红外辐射度测量装置，包括低温真空冷舱以及分别与所述低温真空冷舱连接的抽真空机构和液氮制冷机构，所述低温真空冷舱内部布置有光学探测设备，所述光学探测设备包括低温控制反射式斩波器、低温电机、液氮制冷辐射体、设定发射率控温辐射体、被测红外辐射体、红外镜头、冷光阑和红外探测器；

所述低温真空冷舱外部布置有控制设备，所述控制设备包括信号处理机构、驱动控制机构和温度控制机构；

对应所述低温控制反射式斩波器的反射板的正面分别布置有所述设定发射率控温辐射体和所述被测红外辐射体，所述设定发射率控温辐射体和所述被测红外辐射体分别固定于平移台的两端，所述低温控制反射式斩波器的反射板的反面与所述液氮制冷辐射体紧贴；

所述低温控制反射式斩波器、所述红外镜头、所述冷光阑与所述红外探测器经光路依次连通，所述红外探测器的信号输出端与所述信号处理机构相连，所述低温控制反射式斩波器还经所述低温电机与所述驱动控制机构连接，所述低温控制反射式斩波器、所述低温电机、所述液氮制冷辐射体、所述设定发射率控温辐射体和所述红外探测器均与所述温度控制机构相连；

所述低温电机还与所述驱动控制机构相连，所述驱动控制机构包括电机驱动器和电机控制器。

优选的，所述低温控制反射式斩波器的辐射面法线与所述红外镜头的光轴夹角为45°。

优选的，所述温度控制机构包括液氮制冷循环系统和与所述液氮制冷循环系统相连的温度控制系统，所述液氮制冷循环系统还分别与所述低温电机、所述液氮制冷辐射体和所述红外探测器相连，所述温度控制系统还分别与所述设定发射率控温辐射体、所述低温控制反射式斩波器和所述液氮制冷辐射体相连。