[发明专利]一种适应宽温范围环境的透射式红外温差标准源

说明书

技术领域

本发明涉及红外目标特性仿真领域，具体的讲是一种适应宽温范围环境的透射式红外温差标准源。

背景技术

自然界中任何高于绝对零度(-273℃)的物质其自身都具有一定的红外能量，并在其周围形成能量场，通常由红外光敏器件组成的红外热像仪来感测温度。

现有技术中的红外温差标准源设计较为简单，可行性不高。光学系统未经无热化设计，同时辐射源系统只采用一个单黑体，导致在温差设置相同的情况下，装置实际的辐射温差会随环境温度变化而变化，即标准辐射靶特性在不同的环境温度下会发生变化。这种方法使整个系统的体积和复杂性变大，整个系统的可靠性下降。考虑红外靶标特性在不同的环境温度下会发生变化，若采用普通的卡塞格林反射式红外准直光学系统，可以满足无热化要求，但是系统视场较小，不能满足较大视场的测试要求，若采用普通透射式准直光学系统，虽然扩大了系统视场，但由于红外透镜材料随温度变化折射率会发生较大变化，不能应用于宽温范围环境下，整个系统的可靠性较低。

一种现有技术中的红外温差标准源的准直光学系统采用的是离轴反射式的光学系统设计，该设计方案有离轴抛物面反射镜加工难度大，整个系统装置体积大、视场角小、不易携带等缺点。

发明内容

为了解决现有技术中由于红外透镜材料随温度变化折射率会发生较大变化，不能应用于宽温范围环境下，整个系统的可靠性较低的问题，提出了一种适应宽温范围环境的透射式红外温差标准源，采用环境黑体和目标黑体得到环境与目标之间的温度差，从而可以消除工作环境温度变化在整个系统中的影响。

本发明提供了一种适应宽温范围环境的透射式红外温差标准源，包括：

第一黑体，第二黑体，红外靶标，半反半透镜，无热化透射式红外光学系统；

所述第一黑体提供目标辐射能量；

所述第二黑体提供环境辐射能量；

所述红外靶标中心具有通孔，周边为反射面；

所述第一黑体中心部分的目标辐射能量通过所述红外靶标的通孔和所述半反半透镜，并经过所述无热化透射式红外光学系统会聚后输出；

所述第二黑体提供的环境辐射能量经由所述半反半透镜反射到所述红外靶标的反射面上，所述反射的环境辐射能量通过所述半反半透镜，并经过所述无热化透射式红外光学系统会聚后输出。

根据本发明所述一种适应宽温范围环境的透射式红外温差标准源的一个进一步的方面，所述红外靶标中心为镂空圆形特征靶型，目标辐射能量通过镂空圆形特征靶型透射到主光路中，其余部分为镀金膜反射面，将环境辐射能量反射到主光路中。

根据本发明所述一种适应宽温范围环境的透射式红外温差标准源的再一个进一步的方面，所述红外靶标的反射面抛光后镀高反射率金膜，其有效反射率为0.98；所述红外靶标对着第一黑体的一面也采用抛光处理。

根据本发明所述一种适应宽温范围环境的透射式红外温差标准源的另一个进一步的方面，所述第一黑体和所述第二黑体均采用中温面源黑体，所述第一黑体和所述第二黑体的面源黑体的辐射面积60mm×60mm，辐射板选用紫铜板。

根据本发明所述一种适应宽温范围环境的透射式红外温差标准源的另一个进一步的方面，所述半反半透镜采用镀高反射率红外膜，镜片材料选择Ge，厚度为3.5mm-7.5mm。

根据本发明所述一种适应宽温范围环境的透射式红外温差标准源的另一个进一步的方面，所述半反半透镜与所述无热化透射式红外光学系统之间的距离为50mm-100mm。

本发明通过辐射源系统采用双黑体，消除工作环境温度变化在整个系统中的影响。

附图说明

结合以下附图阅读对实施例的详细描述，本发明的上述特征和优点，以及额外的特征和优点，将会更加清楚。

图1给出了根据本发明的一个实施例一种适应宽温范围环境的透射式红外温差标准源的结构示意图；

图2所示为本发明中红外靶标的结构示意图；

图3所示为本发明无热化透射式红外光学系统的光学设计图；

图4所示为本发明实施例在环境温度为20℃的条件下无热化透射式红外光学系统光学传递函数图；

图5所示为本发明实施例在环境温度为-20℃的条件下无热化透射式红外光学系统光学传递函数图；

图6所示为本发明实施例在环境温度为40℃的条件下无热化透射式红外光学系统光学传递函数图。

具体实施方式