【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及试验测试，具体涉及一种小孔径目标的快速红外亮度测量系统及测量方法。
技术介绍
1、在当今红外亮度测量的许多领域中，如红外热成像、安防监控、工业检测等，需要对目标进行红外亮度进行测量。传统的红外亮度测量系统往往使用较大的装置来获取目标的红外亮度信息。然而，在一些特定场景，如微型设备、远距离测量、不宜大孔径开窗的设备等情况下，这些装置存在一定的局限性。
2、对于高模试验来说，只能针对于特定测试设备开具一定的小孔进行测量。引射器的燃烧室温度和压力都非常高，导致燃烧室壁的热传导速度快，喷管的尺寸大，尾气的温度低，以及喷流的不稳定等问题，给红外辐射测量带来了很大的困难和挑战。因此，需要采用高灵敏度和大动态范围的红外探测器，以及合理的定标方法和反演算法，才能获得引射器喷流的红外辐射亮度分布。通过对引射器引射器内部羽流红外亮度的测量，可以更加方便的了解发动机内部的工作状态，评估其性能和可靠性，以及监测其可能存在的故障或损伤。
3、尾焰光学辐射特性试验研究是检验理论模型和仿真模型是否准确可靠的主要手段，有助于深入理解尾焰光学辐射机理。国外对尾焰光学辐射特性试验工作开展较早，1977年，harwell等就使用红外辐射热计测试尾焰在某波段内的辐射强度。2011年，blunck和core对不同雷诺数、不同马赫数的收敛性喷管进行了窄带辐射测量试验，使用的红外热像仪装有窄带滤光片(4.34±0.1μm)，研究结果发现喷管出口处的当量比对红外辐射强度有较大影响。在远距离高空尾焰红外辐射探测方面，国外也进行了很多研究。美
4、国内也开展了对尾焰辐射特性的试验工作。2020年，贺书芳等人在已有的紫外、可见和近红外波段的光谱辐射亮度测量基础上，将光谱辐射亮度的测量范围向红外波段扩展，建立2um～14m红外光谱辐射亮度计量基准装置，为遥感对地观测、气候变化、目标识别、材料发射率测量等领域的红外光谱辐射定标提供技术支撑。2022年，刘豪等人研究了2种用于针对真空紫外光源的测试系统及其方法，通过对真空紫外光谱辐射亮度测试方法开展研究。利用测试系统根据直接测量法和比较法对氘灯的光谱辐射亮度进行了测试分析，实现了不同波长通道的辐射亮度精确测量。同年，曹宇等人为探究高温目标短波红外波段(1300～2500nm)光谱辐射亮度是否具有方向效应，利用方差分析研究短波红外波段辐射亮度是否具有方向效应，采用最小二乘法，对高温目标的方向光谱辐射亮度进行拟合，进而探究其变化规律。2023年，何思捷等人为了减小不同光谱辐射计不一致性，讨论了视场角可瞄准区域差异带来的光谱辐射亮度光路下的光谱辐射亮度及定位对于测量准确性的影响。他们团队通过建立太阳光白板和卤钨灯白板系线数值模拟后，认为场区域平均辐射亮度与中心辐射亮度角大小有关。同年，王玉等人为了快速精确测量光亮度，采用基于线性渐变滤光片的成像光谱仪进行理论分析和实验验证，实现了对面光源光亮度的快速精确测量。
5、以上研究表明：对于尾焰红外辐射特性参数的测量有着重要的意义。因此，对于尾焰红外和红外辐射特性参数测量，有必要开展进一步的研究。
6、根据对以上研究现状的分析，引射器内部羽流红外亮度测量是一项极为重要的测量手段，它可以用于分析发动机的工作状态、引射器内部羽流的红外辐射特性等。同时在现有技术方案中，针对小孔径的快速红外亮度测量系统暂无先例，常常采用一些特殊的光学组件或算法，如微透镜阵列、光子计数器、线性渐变滤光片实现光谱仪测量功能，这些方案在一定程度上可以实现小孔径下的红外亮度测量，但仍然存在一些局限性。
技术实现思路
1、本专利技术提出一种小孔径目标的快速红外亮度测量系统及测量方法，以解决现有技术中通过特殊的光学组件或算法实现小孔径下的红外亮度测量，存在局限性等问题。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术目的之一是提供一种小孔径目标的快速红外亮度测量系统，为光纤远传式单红外亮度测量系统，具体包括为：
3、引射器，引射器夹层开固定螺纹小孔；
4、光学系统，选用交叉c-z式光路结构，交叉c-z式光路结构将慧差校准到一个较为理想的数值，得到的光谱斑点较为规整；
5、光纤传输系统，引射器开孔与探测器端的蓝宝石探头进行耦合连接，该探头将引射器内部羽流的视场内的能量传递至光纤中；
6、红外光谱仪，作为本项目的测量单元，确定测量波段、测量距离及测量角度参数，并进行校准和调试，并对目标或背景进行红外辐射强度的测量，经光谱仪进行分析后，得到所需的光谱响应数据；
7、数据处理系统，通过信号采集系统进行信号采集，记录测量结果，并对测量结果进行预处理，最终显示在上位机上。
8、进一步地，该测量系统还包括同步触发单元，存在一路全局同步触发信号，与上位机相连接，确保同一时刻各系统同时进行采样。
9、进一步地，所述引射器夹层采用水冷方式进行降温，防止引射器内部羽流温度过高可能间接对引射器造成损坏。
10、进一步地，采用防水物镜通过引射器开孔视窗对引射器内部羽流的辐射信号进行能量采集，并采用光纤传输技术将前端光学探头与后端光路部分以及仪器主体系统相分离。
11、进一步地，引射器内部羽流的辐射信号通过光纤传导，采用光纤传输辐射能量信号，保证较好的避免强震动等因素对被测信号产生影响。
12、进一步地，引射器夹层开固定螺纹小孔为6mm。
13、基于同一专利技术构思，本专利技术还提供一种小孔径目标的快速亮度测量方法，具体步骤如下：
14、1)引射器夹层开固定螺纹小孔，该孔与探测器端的蓝宝石探头进行耦合连接，该探头可以将引射器内部羽流的视场内的能量传递至光纤中，经光谱仪进行分析后，得到所需的光谱响应数据，经由亮度转换算法将其转换为亮度信号，并显示在上位机上；
15、2)采用黑体炉进行辐射亮度标定，使用数据拟合方式对标定数据进行曲线拟合，从而获得各波长下对应的亮度标准的连续曲线，通过现场的引射器内部羽流红外亮度测量测试，实现连续采集并实时输出亮度信息；
16、3)在测量流程开始后，防水物镜将引射器羽流的辐射能量通过光学探头的光纤入口处并通过光纤传输到红外光谱仪的准直透镜焦平面上，实现了对被测目标在不同工作波长下辐射信息的采集。
17、进一步地，所述s2本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种小孔径目标的快速红外亮度测量系统，为光纤远传式单红外亮度测量系统，其特征在于，具体包括为：
2.根据权利要求1所述的小孔径目标的快速红外亮度测量系统，其特征在于：该测量系统还包括同步触发单元，存在一路全局同步触发信号，与上位机相连接，确保同一时刻各系统同时进行采样。
3.根据权利要求1所述的小孔径目标的快速红外亮度测量系统，其特征在于：所述引射器夹层采用水冷方式进行降温，防止引射器内部羽流温度过高可能间接对引射器造成损坏。
4.根据权利要求3所述的小孔径目标的快速红外亮度测量系统，其特征在于：采用防水物镜通过引射器开孔视窗对引射器内部羽流的辐射信号进行能量采集，并采用光纤传输技术将前端光学探头与后端光路部分以及仪器主体系统相分离。
5.根据权利要求1所述的小孔径目标的快速红外亮度测量系统，其特征在于：引射器内部羽流的辐射信号通过光纤传导，采用光纤传输辐射能量信号，保证较好的避免强震动等因素对被测信号产生影响。
6.根据权利要求1所述的小孔径目标的快速红外亮度测量系统，其特征在于：引射器夹层开固定螺纹小孔为6mm。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的小孔径目标的快速红外亮度测量系统的测量方法，其特征在于，具体步骤如下：
8.根据权利要求7所述的小孔径目标的快速红外亮度测量方法，其特征在于，所述S2通过测量标准黑体辐射源的辐射出射度对引射器内部羽流红外亮度光纤测试系统进行标定，具体步骤如下：
9.根据权利要求7所述的小孔径目标的快速红外亮度测量方法，其特征在于，所述S3测量流程具体步骤如下：
...【技术特征摘要】
1.一种小孔径目标的快速红外亮度测量系统，为光纤远传式单红外亮度测量系统，其特征在于，具体包括为：
2.根据权利要求1所述的小孔径目标的快速红外亮度测量系统，其特征在于：该测量系统还包括同步触发单元，存在一路全局同步触发信号，与上位机相连接，确保同一时刻各系统同时进行采样。
3.根据权利要求1所述的小孔径目标的快速红外亮度测量系统，其特征在于：所述引射器夹层采用水冷方式进行降温，防止引射器内部羽流温度过高可能间接对引射器造成损坏。
4.根据权利要求3所述的小孔径目标的快速红外亮度测量系统，其特征在于：采用防水物镜通过引射器开孔视窗对引射器内部羽流的辐射信号进行能量采集，并采用光纤传输技术将前端光学探头与后端光路部分以及仪器主体系统相分离。
5.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：王博，王楚晨，魏艳秀，郭斌，曹亚亭，杨婷，张成飞，乔扬，宋媛，高嘉延，
申请(专利权)人：内蒙航天动力机械测试所，
类型：发明
国别省市：
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