高精度温差型红外平行光管的制作方法

1.本发明涉及高精度温差型红外平行光管，属于光学测试设备技术领域。


背景技术：

2.红外平行光管是最基本的校验仪器，能够将位于焦平面的红外光源组件的温度和形状等效成无穷远的目标和场景，即为目标源模拟提供一束平行光，其作为无穷远目标模拟器在红外系统的调试、安装和测试过程中具有十分重要的作用。根据不同使用条件，平行光管可以大致分为透射式平行光管、可调视度式平行光管、分离式平行光管、折转式平行光管和反射式平行光管等。但现有的红外平行光管精度低，不能满足实际需要。


技术实现要素：

3.发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种高精度温差型红外平行光管，通过在透反式红外靶标后面增加与靶标镜面反射率一致的平面反射镜，来使得目标黑体和背景黑体辐射能力的光学路径保持一致，且由于镜面反射率较高，能够提高温差型红外平行光管的温差精度。
4.技术方案：为解决上述技术问题，本发明的高精度温差型红外平行光管，包括安装在测试平台上的目标黑体和背景黑体，所述目标黑体和背景黑体均与温差型黑体控制器连接，目标黑体的辐射能量通过红外折转平面反射镜折转90
°
后透过透反式红外靶标；背景黑体的辐射能量经由透反式红外靶标反射面反射，使得目标黑体和背景黑体的光学路径保持一致，两部分的辐射能量经次反射镜、主反射镜转折后，实现目标和背景温差信号的准直辐射。
5.作为优选，所述温差型黑体控制器，具有双路温度控制功能，根据设置的温差调节目标和背景黑体，进而产生一定温差的辐射信号，温差范围
‑
10℃～+10℃，温差控制精度0.02℃。
6.作为优选，所述红外折转平面反射镜大小为100mm
×
100mm，反射镜基底材料为铜，在镜面镀金膜，红外反射率0.95以上。
7.作为优选，所述透反式红外靶标由电机控制切换进入光路，靶标的基底材料与红外折转平面反射镜一致，均为铜，反射面镀金膜，红外反射率与红外折转平面反射镜2一致，均为0.95以上。
8.作为优选，所述主反射镜和次反射镜组成光管光学系统，系统焦距1500mm，口径200mm，视场1
°
。
9.作为优选，所述目标黑体的辐射面为微锥结构，表面喷涂高发射率超黑材料涂层，辐射面发射率达到0.98以上，目标黑体辐射面大小大于平行光管靶标尺寸，温度由温差型黑体控制器6控制调节，温度范围10℃～80℃，控温精度0.01℃。
10.作为优选，所述背景黑体的辐射面为微锥结构，表面喷涂高发射率超黑材料涂层，辐射面发射率达到0.98以上，目标黑体辐射面大小大于平行光管靶标尺寸，温度由温差型
黑体控制器6控制调节，温度范围10℃～80℃，控温精度0.01℃。
11.作为优选，所述平行光管的出光口设置出光平行性检测装置，包含电控平行导轨、红外相机和工控机，红外相机安装在电控平行导轨上，红外相机对准光管出光口，相机光轴与光管光轴同高，相机口径30mm，角分辨率0.02
°
，由工控机控制电控平行导轨实现有效行程200mm范围内红外热像仪的移动，且工控机上安装有热像仪采集软件，利用亚像素像质分析算法，可以实现出光平行性检测精度2
″
。
12.出光平行性的计算公式如下：
13.α＝|n1‑
n2|
×
α0ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
14.式中：n1——红外平行光管一端靶标像质中心像素坐标；
15.n2——红外平行光管另一端靶标像质中心像素坐标；
16.α0——红外平行光管单个像素对应角度，单位
″
；
17.α——红外平行光管平行度值，单位
″
。
18.在本发明中，相机由出光口左端移动到右端，对应的光管的靶标图像将会在相机焦平面上有位移，也就是相机焦平面像素的变化，把这个像素差分析出来再带入公式计算，得到红外平行光管平行度值。
19.有益效果：本发明的高精度温差型红外平行光管，具有以下优点：
20.1.本发明所设计的温差型红外平行光管具有较高的温差精度，经过光学路径调整，温差精度能够达到
±
0.02℃，提高模拟目标背景的真实性准确性。
21.2.本发明所提出的高精度温差型红外平行光管，可以有效提高红外成像仪、红外成像导引头等红外成像类器件的功能性能测试精度。
附图说明
22.图1为本发明的结构示意图。
23.图中：1为光学测试平台；2为红外折转平面反射镜；3为透反式红外靶标；4为目标黑体；5为主反射镜；6为温差型黑体控制器；7为背景黑体；8为次反射镜；9为工控机；10为平移导轨；11为红外相机。
具体实施方式
24.下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
25.如图1所示，目标黑体4辐射面大小70mm
×
70mm，温度范围10℃～80℃，控温精度0.01℃；背景黑体7辐射面大小70mm
×
70mm，温度范围10℃～80℃，控温精度0.01℃；温差型黑体控制器6具有双路温度控制功能，根据设置的温差调节目标黑体和背景黑体7，进而产生一定温差的辐射信号；红外折转平面反射镜2大小100mm
×
100mm，反射镜基底材料为铜，在镜面镀金膜，红外反射率0.95以上，反射镜与透反式靶标成45
°
夹角，实现目标黑体4辐射能量的90
°
折转进入光路；透反式红外靶标3包含半月靶标、圆孔靶标、四杆靶标等，可由电机控制切换进入光路，靶标的基底材料与红外折转平面反射镜2一致，反射面镀金膜，红外反射率与红外折转平面反射镜2一致；红外平行光管光学系统焦距1500mm，口径200mm，视场角2
°
，可以实现目标和背景靶标的准直出射，进而实现对红外成像器件的功能性能测试工作。出光平行性检测装置中工控机9控制红外相机11采集平行光管靶标图像，红外平行光管
的出光平行性由工控机控制平行导轨10带动红外相机由出光口左端移动到右端，通过分析红外靶标图像像质中心的偏移量计算得到红外平行光管的出光平行性。
26.目标黑体4用于产生目标源辐射能量；背景黑体7用于产生背景辐射能量；温差型黑体控制器6用于调节目标黑体4和背景黑体7使其产生固定温差的目标背景辐射；红外折转平面反射镜2用于将目标黑体4的辐射能量折转90
°
后透过透反式红外靶标3孔，进而使得目标黑体4和背景黑体7的光学路径保持一致；红外平行光管光学系统用于将目标黑体4辐射能量准直产生具有一定温差值信号的无穷远目标背景信号，实现红外成像探测器件功能性能的测试。
27.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。


技术特征：
1.一种高精度温差型红外平行光管，其特征在于：包括安装在测试平台上的目标黑体和背景黑体，所述目标黑体和背景黑体均与温差型黑体控制器连接，目标黑体的辐射能量通过红外折转平面反射镜折转90
°
后透过透反式红外靶标；背景黑体的辐射能量经由透反式红外靶标反射面反射，使得目标黑体和背景黑体的光学路径保持一致，两部分的辐射能量经次反射镜、主反射镜转折后，实现目标和背景温差信号的准直辐射。2.根据权利要求1所述的高精度温差型红外平行光管，其特征在于：所述温差型黑体控制器，具有双路温度控制功能，根据设置的温差调节目标和背景黑体，进而产生一定温差的辐射信号，温差范围
‑
10℃～+10℃，温差控制精度0.02℃。3.根据权利要求1所述的高精度温差型红外平行光管，其特征在于：所述红外折转平面反射镜大小为100mm
×
100mm，反射镜基底材料为铜，在镜面镀金膜，红外反射率0.95以上。4.根据权利要求1所述的高精度温差型红外平行光管，其特征在于：所述透反式红外靶标由电机控制切换进入光路，靶标的基底材料与红外折转平面反射镜一致，均为铜，反射面镀金膜，红外反射率与红外折转平面反射镜一致，均为0.95以上。5.根据权利要求1所述的高精度温差型红外平行光管，其特征在于：所述主反射镜和次反射镜组成光管光学系统，系统焦距1500mm，口径200mm，视场1
°
。6.根据权利要求1所述的高精度温差型红外平行光管，其特征在于：所述目标黑体的辐射面为微锥结构，表面喷涂高发射率超黑材料涂层，辐射面发射率达到0.98以上，目标黑体辐射面大小大于平行光管靶标尺寸，温度由温差型黑体控制器6控制调节，温度范围10℃～80℃，控温精度0.01℃。7.根据权利要求1所述的高精度温差型红外平行光管，其特征在于：所述背景黑体的辐射面为微锥结构，表面喷涂高发射率超黑材料涂层，辐射面发射率达到0.98以上，目标黑体辐射面大小大于平行光管靶标尺寸，温度由温差型黑体控制器6控制调节，温度范围10℃～80℃，控温精度0.01℃。8.根据权利要求1所述的高精度温差型红外平行光管，其特征在于：所述平行光管的出光口设置出光平行性检测装置，包含电控平行导轨、红外相机和工控机，红外相机安装在电控平行导轨上，红外相机对准光管出光口，相机光轴与光管光轴同高，相机口径30mm，角分辨率0.02
°
，由工控机控制电控平行导轨实现有效行程200mm范围内红外热像仪的移动。

技术总结
本发明公开了一种高精度温差型红外平行光管，包括安装在测试平台上的目标黑体和背景黑体，所述目标黑体和背景黑体均与温差型黑体控制器连接，目标黑体的辐射能量通过红外折转平面反射镜折转90


技术研发人员：刘琦 付永杰 张宏宇 郭亚玭 栾静
受保护的技术使用者：北京振兴计量测试研究所
技术研发日：2021.08.19
技术公布日：2021/11/14