[发明专利]一种红外阵列辐射源校准装置及校准方法

权利要求书

1.一种红外阵列辐射源校准方法，其特征在于：校准参数为红外阵列辐射源等效温度、光谱辐射亮度、面均匀性、对比度和最小可分辨温差；

采用的校准装置包括光源系统(1)、准直光学系统(2)、平面反射镜(3)、精密转台(4)、会聚光学系统(5)、红外图像采集系统(6)、辐射探测系统(7)、数据采集系统(8)和计算机及测控系统(9)；

所述光源系统(1)由参考黑体、被测红外阵列辐射源及一维电动平移台构成，由一维电动平移台控制，能够依次将参考黑体和被测红外阵列辐射源移入测试光路；

所述准直光学系统(2)由光阑和平行光管组成，光阑限制进入准直光学系统的杂光，平行光管将参考黑体或被测红外阵列辐射源产生的光变为平行光；

所述平面反射镜(3)安装在精密转台(4)上，由准直光学系统转换的平行光入射到平面反射镜上，根据测试参数的需要，精密转台(4)控制平面反射镜(3)将入射光反射到会聚光学系统(5)或红外图像采集系统(6)，其中测试等效温度、光谱辐射亮度、面均匀性时，反射到会聚光学系统(5)，测试对比度以及最小可分辨温差时，反射到红外图像采集系统(6)；

所述会聚光学系统(5)会聚的光输入辐射探测系统(7)；所述辐射探测系统(7)由滤光片(7-1)、视场光阑(7-2)、斩波器(7-3)、椭球反射镜(7-4)、红外探测器(7-5)、低背景源(7-6)组成；

经会聚光学系统(5)会聚的光经过滤光片转换为测试波段的信号光，经视场光阑滤除杂光后，由斩波器调制，将调制后的信号经椭球反射镜反射进入红外探测器，低背景源为红外探测器提供低背景；

辐射探测系统(7)的测试输出信号由数据采集系统(8)采集后，输出至计算机及测控系统(9)；

红外图像采集系统(6)的输出信号直接输出至计算机及测控系统(9)；

对于等效温度：

首先，将被测红外阵列辐射源移入光路，将其温度设置为T_设置，通过平面反射镜(3)将红外辐射信号反射到会聚光学系统(5)，会聚光进入辐射探测系统(7)，最终会聚到红外探测器(7-5)探测面上，红外探测器(7-5)输出电压为V；

其次，将参考黑体移入光路，保持光路中其他器件位置不变，调节参考黑体的温度T_标准黑体使得红外探测器(7-5)输出电压也为V；

最后依据公式

得到被测红外阵列辐射源在T_设置温度下的等效温度T_等效温度，其中ε_标准黑体为参考黑体的发射率；

对于光谱辐射亮度：

根据公式

积分计算得到被测红外阵列辐射源在某一设置温度下，并在测试波段λ₁～λ₂中的光谱辐射亮度L(λ)，其中发射率ε＝1，C₁为第一辐射常数，其值为(3.7415±0.0003)×10⁸(W·m^-2·μm⁴)，C₂为第二辐射常数，其值为(1.43879±0.00019)×10⁴(μm·K)，T为被测红外阵列辐射源在该设置温度下的等效温度；

对于面均匀性：

将被测红外阵列辐射源移入光路并将整个被测红外阵列辐射源设置为同一温度，在被测红外阵列辐射源前放置一个视场光栏，视场光栏口径根据校准精度要求设定；对于视场光栏所对应的被测红外阵列辐射源某一位置，采用获取等效温度的方法得到该位置在当前设置温度下的等效温度值；移动被测红外阵列辐射源，保持光路中其余器件位置不变，得到被测红外阵列辐射源不同位置处在当前设置温度下的等效温度值；

根据公式

得到被测红外阵列辐射源的面均匀性τ_均匀性，其中T_i为第i个位置的等效温度值，指被测红外阵列辐射源中n个不同位置的平均等效温度值；

对于对比度：

调整平面反射镜(3)，使被测红外阵列辐射源成像在红外图像采集系统的焦面上；调节被测红外阵列辐射源分别产生最亮和最暗的两幅图像，分别得到红外图像采集系统对应的输出电压V_亮图像和V_暗图像，根据公式

得到被测红外阵列辐射源对比度C_对比度；

对于最小可分辨温差：

在某空间频率下，调节被测红外阵列辐射源产生四杆靶图案，调节四杆靶图案的温差，得到红外图像采集系统能够分辨的最小温差为该空间频率下的最小可分辨温差ΔT。