一种1-3μm准直光源辐射照度测量仪制造技术

一种1-3μm准直光源辐射照度测量仪，属于红外光源辐射照度测量技术领域。它为了解决红外辐射照度的测量不确定度高，测量量程窄的问题。入射光依次经过主物镜组、光学机械调制器、一号中继透镜组、滤光片/衰减片组和二号中继透镜组后入射至红外探测器，红外探测器的探测信号依次经前置放大器和量程转换器后进入锁相放大器，光耦及整形电路测量光学机械调制器的调制频率信号，并将该信号作为参考信号发送至锁相放大器，数据采集器对锁相放大器发来的信号进行处理，并控制光学机械调制器的调制频率。本发明专利技术的辐射照度测量范围为10-11W/cm2～10-4W/cm2，不确定度为2％。适用于对1-3μm准直光源的辐射照度的测量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及红外光源辐射照度测量技术。 技术背景 现代科学技术的迅猛发展，极大地促进了光电对抗技术在军事领域的应用与完 善。红外光源的应用越来越广泛，例如机载红外有源干扰机作为一种典型的光电对抗装备 在现代多次局部战争与军事冲突中，显示了较好的作战效果。而红外光源是红外有源干扰 机的核心部件，其红外辐射强度指标直接影响着整个装备的功效。因此，为确定红外光源的 性能指标，对红外光源辐射强度参量测试技术的研宄是必要的。 在红外光源测量技术中，红外辐射强度测量不但占有主导地位，而且是探索新型 红外光源工作的一种重要手段。任何红外光源的红外辐射特性都是波长、时间、观测方向等 许多独立变量的函数，红外辐射强度测量的目的就是为了在辐射源的辐射量与某一个或若 干个独立变量之间建立起一定的关系。通常红外辐射强度测量中所用的仪器只能在离开 辐射源一定距离上测量投射到其光学孔径上的辐射照度或者探测器所接收的辐射功率，而 不能直接给出待测源的辐射特性，但可根据辐射量之间的关系推算出辐射源的辐射强度数 值。 在辐射度学中辐射照度概念是为了描述一个物体表面被辐照的程度。其定义为： 被照表面的单位面积上接收到的辐射功率称为该被照射处的辐射照度。辐射照度简称为辐 照度，用E表示。辐射照度的数值是投射到表面上每单位面积的辐射功率，辐射照度的单位 是W/m 2。辐射照度是一个重要的参数，其他的辐射量，如辐射通量、辐射强度和辐射亮度等， 均可由辐射照度值计算得到。 半导体的红外探测技术是用一定能量的光子激发半导体材料，由其产生的特征发 光谱线来分析半导体材料性能的一种光学半导体材料测量方法。由于具有快速、无损和非 接触的特点，已成功应用于红外辐射测量中。 近期资料显示准直光源红外辐射照度的性能还处于失检状态，仍然用理论计算值 作为依据。红外辐射照度的准确测量是红外辐射能量测试工程上的难题，现有文献资料记 载的准直光源红外辐射照度测量的不确定度高达10%左右，且测量范围窄，测量范围仅为 10 9W/cm2_10 7W/cm2〇
技术实现思路
本专利技术为了解决现有技术中红外辐射照度测量的不确定度高、测量范围窄的问 题，从而提供一种1-3 μ m准直光源辐射照度测量仪。 一种1-3 μπι准直光源辐射照度测量仪，它包括光学系统、电路系统及计算机系 统； 所述光学系统包括主物镜组、光学机械调制器、一号中继透镜组、滤光片/衰减片 组，二号中继透镜组； 所述计算机系统包括计算机； 所述电路系统包括直流电机与控制及驱动电路、红外探测器、前置放大器、锁相放 大器及数据采集器； 所述电路系统还包括量程转换器和光耦及整形电路； 主物镜组将接收到的准直光束聚焦到光学机械调制器，光学机械调制器将光束透 射到一号中继透镜组，一号中继透镜组将光束透射到滤光片/衰减片组，滤光片/衰减片组 将光束透射到二号中继透镜组，二号中继透镜组将光束会聚到红外探测器的探测面上； 红外探测器的探测面接收该光束，红外探测器的输出端连接前置放大器的输入 端，前置放大器的输出端连接量程转换器的输入端，量程转换器的输出端连接锁相放大器 的信号输入端，锁相放大器的信号输出端连接数据采集器的信号输入端；光耦及整形电路 的调制频率信号输入端连接光学机械调制器的调制频率信号信号输出端，光耦及整形电路 的调制频率信号输出端连接锁相放大器的参考信号输入端；直流电机与控制及驱动电路的 输出端连接光学机械调制器的控制信号输入端，直流电机与控制及驱动电路的输入端连接 数据采集器的控制信号输出端； 数据采集器的信号输出端与计算机连接，计算机的控制信号输出端连接滤光片/ 衰减片组的控制信号输入端。 上述光学机械调制器为镀金反射膜调制器。 上述滤光片/衰减片组含四片衰减片。 上述滤光片/衰减片组的衰减程度可调，每片衰减片的透过率为10%。 上述每片滤光片的透射光谱范围均为1-3 μ m。 上述红外探测器采用InSb红外探测器，光谱工作区间为1-5. 5 μπι。 上述测量仪还包括液氮制冷设备，该液氮制冷设备用于对红外探测器进行制冷。 上述数据采集器的信号输出端通过USB接口与计算机连接。 光学机械调制器是红外系统信息处理的主要部件，光学机械调制器放置于主物镜 组的焦平面上，入射的准直光束通过主物镜组会聚到光学机械调制器，聚焦的光束经由光 学机械调制器发散，经由一号中继透镜组形成一个平行光区域，即一号中继透镜组与二号 中继透镜组之间的区域，在该区域实现光束的滤光和衰减，二号中继透镜组将光束会聚到 探测器的探测面上；探测器将探测到的光信号转变为正弦形式的电信号，并将该电信号依 次通过前置放大器和量程转换器后发送至锁相放大器；光耦及整形电路中的光耦对光学机 械调制器的调制频率进行测量，光耦及整形电路中的整形电路对测量到的调制频率信号整 形后得到方波信号，并将该方波信号送入锁相放大器的参考信号输入端；锁相放大器的输 出信号为与入射辐射照度成正比的直流信号，该直流信号为模拟电压信号，数据采集器将 接收到的模拟电压信号转换成数字信号，并通过USB接口发送至计算机。直流电机与控制 及驱动电路中的直流电机带动光学机械调制器转动，直流电机与控制及驱动电路中的控制 及驱动电路控制直流电机按照设定的转数工作。电路系统采用锁相技术，能够有效的减小 背景辐射和噪声的影响。计算机控制滤光片/衰减片组的衰减程度；光学系统中的衰减片 组和电路系统中的量程转换器共同协调测量范围和信噪比，将以往单纯的入射辐射-响应 电压的对应关系改变为入射辐射-衰减片-响应电压三者之间的对应关系，提高了信噪比， 从而保证系统在较大量程的基础上仍然能够工作在线性区间。上述光学系统的有效入瞳直 径为70mm，焦距为140mm，可实现对准直光源红外1-3 μ m辐射照度的测量。 本专利技术所述的一种1-3 μπι准直光源辐射照度测量仪能够实现宽量程、高精度测 试，辐射照度测量范围为KTnW/Cm2-10_4W/ Cm2,不确定度为2%。【附图说明】 图1是实施方式一中的光学系统的结构示意图。 图2是实施方式一所述的一种1-3 μπι准直光源辐射照度测量仪的原理框图。【具体实施方式】【具体实施方式】 当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种1‑3μm准直光源辐射照度测量仪，它包括光学系统、电路系统及计算机系统；所述光学系统包括主物镜组(A1)、光学机械调制器(C)、一号中继透镜组(A2)、滤光片/衰减片组(B)，二号中继透镜组(A3)；所述计算机系统包括计算机；所述电路系统包括直流电机与控制及驱动电路(1)、红外探测器(2)、前置放大器(3)、锁相放大器(6)及数据采集器(7)；其特征在于：所述电路系统还包括量程转换器(4)和光耦及整形电路(5)；主物镜组(A1)将接收到的准直光束聚焦到光学机械调制器(C)，光学机械调制器(C)将光束透射到一号中继透镜组(A2)，一号中继透镜组(A2)将光束透射到滤光片/衰减片组(B)，滤光片/衰减片组(B)将光束透射到二号中继透镜组(A3)，二号中继透镜组将光束会聚到红外探测器(2)的探测面上；红外探测器(2)的探测面接收该光束，红外探测器(2)的输出端连接前置放大器(3)的输入端，前置放大器(3)的输出端连接量程转换器(4)的输入端，量程转换器(4)的输出端连接锁相放大器(6)的信号输入端，锁相放大器(6)的信号输出端连接数据采集器(7)的信号输入端；光耦及整形电路(5)的调制频率信号输入端连接光学机械调制器(C)的调制频率信号信号输出端，光耦及整形电路(5)的调制频率信号输出端连接锁相放大器(6)的参考信号输入端；直流电机与控制及驱动电路(1)的输出端连接光学机械调制器(C)的控制信号输入端，直流电机与控制及驱动电路(1)的输入端连接数据采集器(7)的控制信号输出端；数据采集器(7)的信号输出端与计算机连接，计算机的控制信号输出端连接滤光片/衰减片组(B)的控制信号输入端。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：萧鹏，史倩竹，戴景民，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23