[发明专利]基于碳基复合材料的动态红外目标场景生成方法、装置

权利要求书

1.一种基于碳基复合材料的动态红外目标场景生成方法，其特征在于：包括如下步骤：

计算机图像生成单元(9)产生数字图像经光写入单元(8)和分光镜(6)转变为可见光图像或激光图像共轴照射到碳基纳米管光致红外辐射层(1)；

所述碳基纳米管光致红外辐射层(1)吸收照射的可见光图像或激光图像光能快速产生温升，在衬底(2)热传导作用下，照射靶面的每个单元达到预设的光照热响应动态平衡温度，产生与该温度对应的黑体红外辐射，生成红外辐射物理图像；

所述红外辐射物理图像透过宽光谱真空红外密封窗口(4)，通过分光镜(6)共轴出射，经投影光学系统(7)投射形成远场红外目标场景，并实现与红外传感器(10)的光瞳衔接和视场匹配，产生的红外目标场景被所述红外传感器(10)接收后对其性能测试与仿真评估。

2.根据权利要求1所述的基于碳基复合材料的动态红外目标场景生成方法，其特征在于：所述碳基纳米管光致红外辐射层(1)由碳基纳米管均匀附着在所述衬底(2)上形成，通过吸收照射的可见光或激光图像光能快速产生温升，产生红外辐射，生成与照射可见光图像或激光图像照度分布相一致的红外辐射图像。

3.根据权利要求2所述的基于碳基复合材料的动态红外目标场景生成方法，其特征在于：所述碳基纳米管光致红外辐射层(1)刻蚀成辐射阵列，与高导热大制冷量衬底(2)相结合，实现高像素图像高帧频模拟。

4.根据权利要求2所述的基于碳基复合材料的动态红外目标场景生成方法，其特征在于：采用无刻蚀整体所述碳基纳米管光致红外辐射层(1)，与高导热大制冷量衬底(2)相结合，实现连续运动点、斑点的目标能量高精度分布模拟。

5.根据权利要求1所述的基于碳基复合材料的动态红外目标场景生成方法，其特征在于：

所述衬底(2)可选用不同导热率材料制作，与所述碳基纳米管光致红外辐射层(1)采用物理附着和化学键接一体成为复合材料，实现对所述碳基纳米管光致红外辐射层(1)整体背景辐射温度的控制，所述不同导热率材料包括金刚石、金属、晶体、玻璃、陶瓷。

6.根据权利要求5所述的基于碳基复合材料的动态红外目标场景生成方法，其特征在于：所述复合材料置于由真空密封腔(3)和宽光谱红外密封窗口(4)构成的密封环境中，在保证写入光和动态图像红外辐射光高效出入的同时，隔离外围大气环境的影响，并利用高效环控单元(5)对衬底(2)和真空密封腔(3)内的温度进行控制，并根据不同的模拟背景温度要求，选用不同的致冷方式和致冷介质。

7.根据权利要求6所述的基于碳基复合材料的动态红外目标场景生成方法，其特征在于：所述致冷方式和致冷介质至少包括液氮制冷、半导体电制冷、散热片风冷中的一种。

8.根据权利要求1所述的基于碳基复合材料的动态红外目标场景生成方法，其特征在于：

所述光写入单元(8)采用高亮度大动态可见光投影系统实现数字图像的可见光转换与写入，或多通道二维扫描激光写入，生成复杂动态红外图像、大动态红外点、斑点目标。

9.根据权利要求8所述的基于碳基复合材料的动态红外目标场景生成方法，其特征在于：所述分光镜(6)实现可见光或激光写入图像照射与动态生成红外图像辐射出射的共轴复合；所述分光镜(6)包括透可见反红外分光镜、反可见透红外分光镜，所述反可见透红外分光镜写入光为反射、生成目标场景红外辐射为透射；所述透可见反红外分光镜写入光为透射、生成目标场景红外辐射为反射。

10.一种基于碳基复合材料的动态红外目标场景生成装置，其特征在于：包括：碳基纳米管光致红外辐射层(1)、衬底(2)、真空密封腔(3)、红外密封窗口(4)、高效环控单元(5)、分光镜(6)、投影光学系统(7)、光写入单元(8)、计算机图像生成单元(9)、红外传感器(10)；

其中：

所述碳基纳米管光致红外辐射层(1)，由碳基纳米管均匀附着在衬底上形成，通过吸收照射的可见光图像或激光图像能量快速产生温升，产生红外辐射，生成与照射可见光图像或激光图像照度分布相一致的红外辐射图像；

所述衬底(2)，与所述碳基纳米管光致红外辐射层(1)采用物理附着和化学键接一体成为复合材料，实现对碳基纳米管光致红外辐射层整体背景辐射温度的导热设计和控制；

所述真空密封腔(3)，用于隔离外围大气环境的影响，并利用所述高效环控单元(5)对所述衬底(2)和所述真空密封腔(3)内温度进行控制；

所述红外密封窗口(4)，用于为碳基纳米管复合材料光照辐射工作提供真空密封透光环境，并适应碳基纳米管宽波段黑体红外辐射透过；

所述高效环控单元(5)，对所述衬底(2)和所述真空密封腔(3)内温度进行控制；

所述分光镜(6)，实现可见光及激光写入图像照射与动态生成红外图像辐射出射的共轴复合；包括透可见反红外分光镜、反可见透红外分光镜；

所述投影光学系统(7)，将模拟产生的复杂红外目标场景，投射到远场，实现与被测传感器入瞳衔接和视场匹配；

所述光写入单元(8)，采用高亮度大动态可见光投影系统实现数字图像的可见光转换与写入，也可以采用多通道二维扫描激光写入；

所述计算机图像生成单元(9)，根据系统仿真需要，产生传感器视点下具有红外辐射特性的目标场景图像；

所述红外传感器(10)，用于接收远场红外目标场景，以实现对其性能的测试与仿真评估。