一種高靈敏度紅外遙感器性能測試裝置制造方法及圖紙

本發(fā)明專利技術(shù)提供一種高靈敏度紅外遙感器性能測試裝置，其采用溫度均勻性、穩(wěn)定性極高的液體槽輻射源與高精度電橋、標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)的組合，實(shí)現(xiàn)紅外定標(biāo)輻射源的非均勻性優(yōu)于0.005℃，可精確測量的溫度穩(wěn)定度優(yōu)于0.01℃的性能指標(biāo)。本發(fā)明專利技術(shù)相比于現(xiàn)有黑體產(chǎn)品輻射均勻性、穩(wěn)定性更好，可降低測試過程中各類不利因素對(duì)測試結(jié)果精確性的影響，可以更好地滿足靈敏度越來越高的各類紅外遙感器的性能測試需求。

A high sensitivity infrared remote sensor performance test device

The invention provides a high sensitivity infrared remote sensor testing device, the combination of liquid tank radiation source temperature uniformity, high stability and high precision electric bridge, standard platinum resistance thermometer, infrared radiation calibration source of non uniformity is better than 0.005 DEG C, the performance index can accurately measure the temperature stability is better than 0.01 C. Compared with the prior blackbody radiation products uniformity, better stability, can reduce all kinds of negative factors in the process of testing the test accuracy, can better meet the higher sensitivity of the infrared remote sensor performance test requirements.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種高靈敏度紅外遙感器性能測試裝置
本專利技術(shù)涉及一種紅外遙感器性能測試裝置。
技術(shù)介紹
紅外遙感器性能測試需要相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)輻射源提供精確已知的紅外輻射測試信號(hào)。目前通常采用各類黑體輻射源產(chǎn)品用于紅外遙感器測試，黑體輻射源產(chǎn)品主要由均勻發(fā)黑的輻射面、加熱控溫模塊等組成，由于所使用測溫元件精度有限、大氣對(duì)流換熱干擾等因素存在，其測溫控溫精度為0.01℃量級(jí)，溫度非均勻性在0.1℃左右。對(duì)于高溫度靈敏度的遙感器(用于評(píng)價(jià)遙感器溫度靈敏度的指標(biāo)可用噪聲等效溫差NETD來表示)，其NETD可優(yōu)于0.01℃，這使得待測遙感器的溫度靈敏度同黑體產(chǎn)品的精度相當(dāng)，甚至高于黑體產(chǎn)品精度，將導(dǎo)致測試結(jié)果不確定度增大。用現(xiàn)有黑體輻射源產(chǎn)品對(duì)高靈敏度紅外遙感器進(jìn)行測試，難以有效表征被測遙感器性能指標(biāo)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，現(xiàn)有黑體產(chǎn)品測溫控溫精度、非均勻性指標(biāo)不能滿足NETD到0.01℃以下量級(jí)紅外遙感器的測試要求，本專利技術(shù)提供了一種高靈敏度紅外遙感器性能測試裝置，解決了測試輻射源高精度控溫、高精度均勻發(fā)射紅外輻射的問題，具有用于對(duì)紅外遙感器進(jìn)行測試評(píng)價(jià)，其測試結(jié)果更為科學(xué)精確的優(yōu)點(diǎn)。本專利技術(shù)的技術(shù)解決方案是：一種高靈敏度紅外遙感器性能測試裝置，包括：測溫控溫模塊、輻射源模塊、支架、密閉罩及抽氣泵；輻射源模塊包括液體槽、液體工質(zhì)、輻射源；液體槽盛放液體工質(zhì)，輻射源固定在液體槽中，液體工質(zhì)浸沒輻射源發(fā)射面，輻射源發(fā)射面通過發(fā)黑處理形成發(fā)黑涂層；支架將待測遙感器固定在輻射源上方，保證輻射源出射輻射覆蓋待測遙感器全視場；密閉罩位于輻射源上方，與液體槽密閉相連，待測遙感器密封于密閉罩中；抽氣泵固連在密閉罩通氣孔處；測溫控溫模塊包括高精度電橋、SPRT、數(shù)據(jù)控制采集設(shè)備；SPRT固定在液體槽中，實(shí)時(shí)測量液體工質(zhì)的溫度；高精度電橋測量端與SPRT相連，數(shù)據(jù)輸出端與數(shù)據(jù)控制采集設(shè)備連接；數(shù)據(jù)控制采集設(shè)備實(shí)時(shí)采集高精度電橋傳輸?shù)臏囟葴y量信號(hào)，并對(duì)液體槽進(jìn)行溫度控制，液體槽通過加熱器對(duì)液體工質(zhì)進(jìn)行加熱或制冷。所述高精度電橋在0～50℃溫度范圍內(nèi)測量精度小于等于1mK。所述輻射源口徑大于待測遙感器入瞳口徑。所述液體工質(zhì)浸沒輻射源發(fā)射面2mm～3mm。所述輻射源為比熱容≥400J/(kg·℃)的金屬板或合金板。所述液體工質(zhì)為沸點(diǎn)≥100℃的液體。所述輻射源發(fā)射面的直徑≥Φ200mm，在8～10μm譜段內(nèi)發(fā)射率＞0.95。本專利技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于：(1)本專利技術(shù)控溫及測溫精度高：液體工質(zhì)的溫度控制技術(shù)成熟，溫控精度高，而采用標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)(SPRT)及高精度電橋?qū)崟r(shí)測溫可實(shí)現(xiàn)很高的測溫精度；(2)本專利技術(shù)溫度均勻性好：輻射源面型均勻，且浸沒在工質(zhì)中均勻傳熱，輻射源發(fā)射面上方抽低壓或真空，降低大氣傳熱及擾動(dòng)干擾，輻射源發(fā)射面的均勻性可優(yōu)于0.005℃；(3)本專利技術(shù)輻射源規(guī)格可更換，適應(yīng)不同口徑大小的遙感器：根據(jù)待測遙感器入瞳直徑大小，可制作相應(yīng)匹配尺寸的輻射源安裝固定于液體槽中，具有極大的對(duì)不同口徑大小遙感器測試工作需求的適應(yīng)性。附圖說明圖1為本專利技術(shù)所涉及裝置組成結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖1和具體實(shí)施例對(duì)本專利技術(shù)作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。一種高靈敏紅外遙感器性能測試裝置，可分為測溫控溫模塊、輻射源模塊及相關(guān)附屬設(shè)備幾部分，每部分的具體構(gòu)成及要求如下，如圖1所示：輻射源模塊由液體槽1、液體工質(zhì)2及輻射源3構(gòu)成。液體槽1用來盛放液體工質(zhì)2，輻射源3固定于液體槽1之中，液體槽1底部及四周有加熱器，用于對(duì)液體工質(zhì)2進(jìn)行加熱(或制冷)。輻射源3為材質(zhì)均勻的銅板或其他比熱容≥400J/(kg·℃)的金屬板或合金板，發(fā)射面采取發(fā)黑處理，形成發(fā)黑涂層4，以提高其紅外譜段發(fā)射率，輻射源3口徑根據(jù)待測遙感器11入瞳口徑設(shè)計(jì)，需大于待測遙感器11入瞳口徑。輻射源3固定于液體槽1中一定深度的位置，液體工質(zhì)2灌注于液體槽1中，液體工質(zhì)2的液位高度浸沒輻射源3發(fā)射面2mm，液體工質(zhì)2采用水或其他沸點(diǎn)≥100℃且不易揮發(fā)的液體，液體工質(zhì)2受熱后將熱量傳導(dǎo)至輻射源3上，熱平衡后，液體工質(zhì)2溫度同輻射源3溫度相等，液體工質(zhì)2的沸點(diǎn)決定了裝置所能輸出的紅外輻射信號(hào)的最高溫度。測溫控溫模塊由高精度電橋5、SPRT(標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì))6、數(shù)據(jù)控制采集設(shè)備7構(gòu)成。高精度電橋5測量端同SPRT6相連組成高精度溫度測量計(jì)，高精度電橋5數(shù)據(jù)輸出端同數(shù)據(jù)控制采集設(shè)備7連接，數(shù)據(jù)控制采集設(shè)備7同液體槽1進(jìn)行通訊連接。高精度電橋5選用ASL公司F600系列電橋或測量精度指標(biāo)更高的電橋，高精度電橋5在0～50℃測量精度小于等于1mK，SPRT6選用Pt1000鉑電阻溫度計(jì)，高精度電橋5與SPRT6共同組成，SPRT6固定在液體槽1中，接觸式實(shí)時(shí)測量液體工質(zhì)2的溫度(即輻射源3溫度)。數(shù)據(jù)控制采集設(shè)備7實(shí)時(shí)采集溫度測量信號(hào)，并可進(jìn)行液體槽1的溫度控制。裝置的附屬設(shè)備包括支架8、密閉罩9及抽氣泵10等，支架8可與液體槽1結(jié)構(gòu)固連，密閉罩9與液體槽1密閉固連，抽氣泵10固連在密閉罩9通氣孔處。對(duì)待測遙感器11進(jìn)行測試時(shí)，可將待測遙感器11密封于密閉罩9中，將罩內(nèi)抽真空或低壓(氣壓小于100Pa)，以減少大氣對(duì)流對(duì)輻射源1輻射信號(hào)的擾動(dòng)。高靈敏度紅外遙感器性能測試裝置具體工作過程為：用支架8將待測遙感器11固定在輻射源3上方，保證液體槽1內(nèi)輻射源3出射輻射能覆蓋待測遙感器11全視場，將密閉罩9固定罩于待測遙感器11上方，并同液體槽1密閉相連。進(jìn)行測試工作時(shí)，待測遙感器11開機(jī)，注有液體工質(zhì)2的液體槽1加電，抽氣泵10對(duì)密閉罩9抽真空或低壓，數(shù)據(jù)控制采集設(shè)備7、高精度電橋5加電開機(jī)，通過數(shù)據(jù)控制采集設(shè)備7輸入相應(yīng)溫度值調(diào)節(jié)控制液體槽1溫度，液體槽1根據(jù)溫控指令，加熱(或制冷)液體工質(zhì)2，液體工質(zhì)2通過接觸式熱傳導(dǎo)加熱(或制冷)輻射源3，該過程中，SPRT6同高精度電橋5實(shí)時(shí)精確測量液體工質(zhì)2溫度，當(dāng)測溫溫度值達(dá)到設(shè)定溫度值并穩(wěn)定，密閉罩9內(nèi)氣壓達(dá)到設(shè)定氣壓值后，待測遙感器11采集輻射源3的發(fā)黑涂層4所輻射紅外輻射信號(hào)，進(jìn)行性能測試工作。根據(jù)測試工作需求，可調(diào)整設(shè)置不同的溫度點(diǎn)，采集多個(gè)溫度點(diǎn)紅外輻射信號(hào)。本專利技術(shù)基于液體槽輻射源的紅外遙感器性能測試裝置主要指標(biāo)為：輻射源3工作溫度范圍：17℃～35℃；輻射源3有效發(fā)射面直徑：≥Φ200mm；輻射源3發(fā)射率(8～10μm譜段)：＞0.95；輻射源3溫度均勻性：≤0.005℃；控溫精度(可調(diào)節(jié)最小步長)：0.001℃；溫度穩(wěn)定性：≤0.01℃；測溫精度：≤0.003℃。本專利技術(shù)說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知技術(shù)。本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種高靈敏度紅外遙感器性能測試裝置，其特征在于，包括：測溫控溫模塊、輻射源模塊、支架(8)、密閉罩(9)及抽氣泵(10)；輻射源模塊包括液體槽(1)、液體工質(zhì)(2)、輻射源(3)；液體槽(1)盛放液體工質(zhì)(2)，輻射源(3)固定在液體槽(1)中，液體工質(zhì)(2)浸沒輻射源(3)發(fā)射面，輻射源(3)發(fā)射面通過發(fā)黑處理形成發(fā)黑涂層(4)；支架(8)將待測遙感器(11)固定在輻射源(3)上方，保證輻射源(3)出射輻射覆蓋待測遙感器(11)全視場；密閉罩(9)位于輻射源(3)上方，與液體槽(1)密閉相連，待測遙感器(11)密封于密閉罩(9)中；抽氣泵(10)固連在密閉罩(9)通氣孔處；測溫控溫模塊包括高精度電橋(5)、SPRT(6)、數(shù)據(jù)控制采集設(shè)備(7)；SPRT(6)固定在液體槽(1)中，實(shí)時(shí)測量液體工質(zhì)(2)的溫度；高精度電橋(5)測量端與SPRT(6)相連，數(shù)據(jù)輸出端與數(shù)據(jù)控制采集設(shè)備(7)連接；數(shù)據(jù)控制采集設(shè)備(7)實(shí)時(shí)采集高精度電橋(5)傳輸?shù)臏囟葴y量信號(hào)，并對(duì)液體槽(1)進(jìn)行溫度控制，液體槽(1)通過加熱器對(duì)液體工質(zhì)(2)進(jìn)行加熱或制冷。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種高靈敏度紅外遙感器性能測試裝置，其特征在于，包括：測溫控溫模塊、輻射源模塊、支架(8)、密閉罩(9)及抽氣泵(10)；輻射源模塊包括液體槽(1)、液體工質(zhì)(2)、輻射源(3)；液體槽(1)盛放液體工質(zhì)(2)，輻射源(3)固定在液體槽(1)中，液體工質(zhì)(2)浸沒輻射源(3)發(fā)射面，輻射源(3)發(fā)射面通過發(fā)黑處理形成發(fā)黑涂層(4)；支架(8)將待測遙感器(11)固定在輻射源(3)上方，保證輻射源(3)出射輻射覆蓋待測遙感器(11)全視場；密閉罩(9)位于輻射源(3)上方，與液體槽(1)密閉相連，待測遙感器(11)密封于密閉罩(9)中；抽氣泵(10)固連在密閉罩(9)通氣孔處；測溫控溫模塊包括高精度電橋(5)、SPRT(6)、數(shù)據(jù)控制采集設(shè)備(7)；SPRT(6)固定在液體槽(1)中，實(shí)時(shí)測量液體工質(zhì)(2)的溫度；高精度電橋(5)測量端與SPRT(6)相連，數(shù)據(jù)輸出端與數(shù)據(jù)控制采集設(shè)備(7)連接；數(shù)據(jù)控制采集設(shè)備(7)實(shí)時(shí)采集高精度電橋(5)傳輸?shù)臏囟葴y量信號(hào)，并對(duì)液體槽...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：龍亮，吳立民，張麗莎，阮寧娟，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：北京空間機(jī)電研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：北京,11