一种星敏感器光学系统倍率色差测试设备及测试方法，该测试设备包括目标模拟部件、被测光学系统安装部件、显微采集部件和控制及数据处理计算机；目标模拟部件、被测光学系统安装部件和显微采集部件依次设置于同一光路上；目标模拟部件包括单色仪、平行光管、滤光片靶轮和目标靶轮；滤光片靶轮和目标靶轮依次设置在单色仪的出射光路上；目标靶轮的靶面与平行光管焦平面重合；待测光学系统设置在被测光学系统安装部件上；控制及数据处理计算机分别与单色仪、带有测试所需的各种谱段范围滤光片的滤光片靶轮、带有多组目标板的目标靶轮和被测光学系统安装部件相连。本发明专利技术具有测试效率高、测试人员少和可扩大测试范围的优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光学检测领域，涉及一种星敏感器光学系统关键参数自动化测试设备 及测试方法，尤其涉及一种对星敏感器光学系统倍率色差进行自动测量的测试设备及测试 方法。
技术介绍
星敏感器是以恒星为参照系，以星空为工作对象，以卫星、宇航飞船、飞机、船舰及 导弹等为载体的高精度空间姿态测量装置，工作时通过探测天球上不同恒星的位置，将其 与已知星图进行比对，为载体提供准确的空间方位和基准。 星敏感器光学系统是星敏感器的重要组成部分，其参数（例如光谱能量集中度以 及倍率色差等）直接影响星敏感器整系统的性能指标。其中，光谱能量集中度是考察分布 在像面上不同谱段色光的点扩散圆直径是否在特定范围内，为使其质心位置判别准确的同 时不会被当成噪点剔除，一般需使点扩散圆的大部分能量集中在1 X 1到3X 3个像元之间。 另外，倍率色差是考察同一视场处不同谱段色光的点扩散圆质心位置判别误差是否在一定 范围内，为使其误差不影响整机姿态测量，一般需使其不大于〇. 3个像元大小。上述两个指 标体现到整系统上，即可保障星敏感器对于不同谱段恒星的位置进行准确判定，不会因为 谱段不同造成质心位置准确性判别有差异，进而保证星敏感器为其载体提供准确的姿态测 量数据。由此可见，光谱能量集中度和倍率色差的准确测试对于星敏感器系统来说至关重 要。 目前，光谱能量集中度和倍率色差是星敏感器光学系统测试指标中最花费人员及 时间的项目。由于测试的视场、谱段等影响，造成上述两项指标测试点繁多，仅靠人工更换 测试点位置及光源谱段，不仅费时费力，同时也难免各种人为测试误差的出现。 另外，由于星敏感器的应用范围不同，对于光源的需求也不同。测试上述两项指标 时，有的型号需给出不同光谱位置单色光下的测试数据，有的型号需给出某一谱段范围内 的测试数据，目前，为了满足测试技术指标，需经常更换光源来适应不同的需求。 这些限制的存在，使星敏感器光学系统测试过程成为整个研制过程的瓶颈，阻碍 了星敏感器产品化的进程，是星敏感器的在卫星、宇航飞船、飞机、船舰及导弹等载体上进 行广泛使用的一大障碍。 因此，研制一种针对光学系统的自动化倍率色差测试设备，是非常必要的。
技术实现思路
为了解决
技术介绍
中存在的上述技术问题，本专利技术提供了一种测试效率高、测试 人员少以及可扩大测试范围的。 本专利技术的技术解决方案是：本专利技术提供了一种星敏感器光学系统倍率色差测试设 备，其特征在于：所述星敏感器光学系统倍率色差测试设备包括目标模拟部件、被测光学系 统安装部件、显微采集部件以及控制及数据处理计算机；所述目标模拟部件、被测光学系 统安装部件以及显微采集部件依次设置于同一光路上；所述目标模拟部件包括单色仪、平 行光管、带有测试所需的各种谱段范围滤光片的滤光片靶轮以及带有多组目标板的目标靶 轮；所述带有测试所需的各种谱段范围滤光片的滤光片靶轮以及带有多组目标板的目标靶 轮依次设置在单色仪的出射光路上；所述带有多组目标板的目标靶轮的靶面与平行光管焦 平面重合；待测光学系统设置在被测光学系统安装部件上；所述控制及数据处理计算机分 别与单色仪、带有测试所需的各种谱段范围滤光片的滤光片靶轮、带有多组目标板的目标 靶轮以及被测光学系统安装部件相连。 上述带有多组目标板的目标靶轮上插装有一组鉴别率板、一组波罗板以及多组星 点板。 上述多组星点板上的星点的直径的确定方式是： 式中： d是星点板上的星点的直径，单位为微米（μπι); λ是被测光学系统的中心波长，单位为微米（μπι); F是平行光管的焦距，单位为毫米（mm); D是被测光学系统的入瞳直径，单位为毫米（mm)。 上述被测光学系统安装部件包括俯仰及水平调节装置以及安装法兰；所述安装法 兰设置在俯仰及水平调节装置上；被测光学系统设置在安装法兰上；所述控制及数据处理 计算机与俯仰及水平调节装置相连。 上述显微采集部件包括电控转台以及设置在电控转台上的三维C⑶显微采集系 统；所述三维CCD显微采集系统包括三维平移台以及设置在三维平移台上的CCD显微系统； 所述控制及数据处理计算机分别与电控转台以及三维CCD显微采集系统相连。 上述三维平移台包括垂直于光轴方向且与电控转台的台面相平行的X向电控平 移台、垂直于光轴方向且与电控转台的台面相垂直的Y向电控平移台以及沿光轴方向的Z 向电控平移台。 上述单色仪包括光谱仪，所述光谱仪出射零次光或出射300nm~1200nm单色光。 一种基于如前所述的星敏感器光学系统倍率色差测试设备的倍率色差测试方法， 其特殊之处在于：所述方法包括以下步骤： 1)根据被测光学系统的相对孔径选定合适的CCD显微系统中的显微物镜，所述显 微物镜的数值孔径不小于被测光学系统相对孔径的1/2 ; 2)根据被测光学系统的入瞳直径、平行光管的焦距以及需测试的倍率色差指标， 配置合适的目标模拟部件： 其中，所述目标模拟部件中目标靶轮的配置方式是： 式中： d是星点板上的星点的直径，单位为微米（μ m); λ是被测光学系统的中心波长，单位为微米（μπι); F是平行光管的焦距，单位为毫米（mm); D是被测光学系统的入瞳直径，单位为毫米（mm); 所述目标模拟部件中滤光片靶轮的配置方式是：若需测试单色光或白光下的倍率 色差，则选择滤光片靶轮的通孔，即不通过任何滤光片进行测试；若需测试某谱段色光下的 倍率色差，则将所需测试的各谱段滤光片安装在滤光片靶轮上； 3)将被测光学系统安装至安装法兰上，通过观察被测光学系统各镜片反光点连线 调节俯仰及水平调节装置，直至目视所有反光点在同一直线上； 4)通过调整C⑶显微系统在Y向电控平移台、Z向电控平移台以及X向电控平移 台上的位置，使CCD显微系统对被测光学系统像面处图像进行采集，配合电控转台以及X向 电控平移台转至光学系统两个边缘，根据所成图像的大小及形状微调光学系统安装单元， 直至两边所成图像的大小及形状接近，即被测光学系统光轴与目标模拟部件光轴平行； 5)对被测光学系统的倍率色差进行测试。 上述步骤5)的具体实现方式是： 5. 1)电控转台逆时针转动到需测试的最大视场处，即-θ |_|，X向电控平移台相 应向左移动至边缘，移动量为： a = fXtan(| Θ nJ) 式中： a是X向电控平移台移动量，单位为毫米（mm); f是被测光学系统的焦距，单位为毫米（mm); θ_是需测试的最大视场角，单位为度（° ); 5.2)在该视场处，依次变换测试波长，按下式分别计算其质心的行坐标χλι及列 坐标7λ1，由各波长的质心坐标值计算其与中心波长质心坐标值的倍率色差； 所述质心的行坐标Xλ ;是： 所述质心的列坐标yAl是： 所述测试波长更换方法是： 若测试谱段为白光或单色光，滤光片靶轮转至通孔处，通过单色仪依次更换白光 或已设定的单色光；若测试谱段为某谱段色光，则单色仪输出零次光，通过滤光片靶轮按照 所需谱段色光的位置依次转动； 5. 3)完成步骤5. 2)后转到下个视场处进行不同波长下的倍率色差测试及计算， 直至完成所有预置视场处的倍率色差的测试。 上述步骤5. 2)中倍率色差的具体计算方式是： i)识别有效目标区域，对有效目标区域去除背景； ii)根据步骤5. 2)中所述的质心的行坐标计算公本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种星敏感器光学系统倍率色差测试设备，其特征在于：所述星敏感器光学系统倍率色差测试设备包括目标模拟部件、被测光学系统安装部件、显微采集部件以及控制及数据处理计算机；所述目标模拟部件、被测光学系统安装部件以及显微采集部件依次设置于同一光路上；所述目标模拟部件包括单色仪、平行光管、带有测试所需的各种谱段范围滤光片的滤光片靶轮以及带有多组目标板的目标靶轮；所述带有测试所需的各种谱段范围滤光片的滤光片靶轮以及带有多组目标板的目标靶轮依次设置在单色仪的出射光路上；所述带有多组目标板的目标靶轮的靶面与平行光管焦平面重合；待测光学系统设置在被测光学系统安装部件上；所述控制及数据处理计算机分别与单色仪、带有测试所需的各种谱段范围滤光片的滤光片靶轮、带有多组目标板的目标靶轮以及被测光学系统安装部件相连。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张洁，薛勋，赵建科，周艳，胡丹丹，徐亮，刘峰，陈永权，赵怀学，张欢，焦璐璐，段炯，郑党龙，
申请(专利权)人：中国科学院西安光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：陕西;61
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。