一种光辐射传感器角度响应特性测试装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种光辐射传感器角度响应特性测试装置，包括：单色光束输出系统、光辐射传感器、位置探测器、采集控制器、驱动模块、供电电源，单色光束输出系统用于输出均匀准直的单色光束；光辐射传感器接收单色光束，产生光响应信号；位置探测器检测光辐射传感器的位置，产生位置信号；驱动模块驱动光辐射传感器及位置探测器进行多角度转动；采集控制器采集所述光响应信号及位置信号，并根据光响应信号及位置信号生成光辐射传感器角度响应特性测试结果；供电电源用于为光辐射传感器、位置探测器、采集控制器及驱动模块提供电源。本发明专利技术采用激光光源替换了传统的宽带光源，具有更小的体积，功耗较低，预热时间短，成本低。

A testing device for angle response characteristics of optical radiation sensor

【技术实现步骤摘要】
一种光辐射传感器角度响应特性测试装置
本专利技术涉及传感器性能测试领域，具体涉及一种光辐射传感器角度响应特性测试装置。
技术介绍
余弦误差和方位误差均是光学入射单元的角度响应误差，余弦误差是描述接收平面的半球空间上随天顶角的变化特性与理想余弦曲线之间的偏差程度，方位误差是描述接收平面的半球空间上随方向角的变化的不均匀性。余弦误差和方位误差特性的测试通常配合测角控制系统来实现。所以余弦和方位特性的测试，通常也被叫做辐射仪器的角度响应(Angleresponse)特性测试。现有光辐射传感器角度响应特性测试技术中所采用光源系统均采用宽谱光源，例如太阳模拟器所采用的短弧氙灯或卤钨灯。在实际的生产中，主要存在体积和功耗相对较大，光源预热时间相对较长的问题，若采用太阳模拟器作为光源系统则成本也会相对较高。
技术实现思路
因此，本专利技术提供一种光辐射传感器角度响应特性测试装置，克服现有技术中测试装置的体积和功耗相对较大，光源预热时间相对较长的缺陷。本专利技术实施例提供一种光辐射传感器角度响应特性测试装置，包括：单色光束输出系统、光辐射传感器、位置探测器、采集控制器、驱动模块、供电电源，其中，单色光束输出系统用于输出均匀准直的单色光束；光辐射传感器接收所述单色光束，产生光响应信号；位置探测器检测光辐射传感器的位置，产生位置信号；驱动模块驱动所述光辐射传感器及位置探测器进行多角度转动；采集控制器采集所述光响应信号及位置信号，并根据光响应信号及位置信号生成光辐射传感器角度响应特性测试结果；供电电源用于为光辐射传感器、位置探测器、采集控制器及驱动模块提供电源。进一步地，单色光束输出系统包括：激光光源单元，用于产生单色光束，包括激光电源和激光器；激光匀化单元，用于对所述单色光束进行功率匀化，包括光束耦合器和匀光器；准直扩束单元，用于对进行功率匀化后的单色光束进行准直扩束，包括至少一个准直透镜；边缘杂光扣除单元，用于扣除光束的边缘杂光，包括可调光阑。进一步地，所述匀光器为液芯光纤。进一步地，所述激光光源单元输出的光束直径根据光电传感器有效探测面直径确定；所述激光光源单元的测量有效辐照度根据太阳辐射总能量确定；所述激光光源单元的激光功率根据激光器准直效率确定。进一步地，驱动模块包括：天顶角驱动机、方位角驱动机和二维转台，所述二维转台用于固定所述光辐射传感器；所述天顶角驱动机驱动二维转台在天顶角方向转动；所述方位角驱动机驱动二维转台在方位角方向转动。进一步地，在方位驱动方向的0°和90°位置上分别设有位置检测器，用以实现光辐射传感器的定位探测。进一步地，驱动模块使用步进电机和步进驱动器实现驱动，采集控制器利用位置检测器反馈的位置信号修正驱动脉冲与步进角之间的关系。进一步地，驱动模块为多轴机械臂。进一步地，根据与宽谱光源光辐射传感器角度响应特性的测量结果进行比对，确定每个角度分布采样点下的修正系数，采集控制器根据所述修正系数修正光辐射传感器角度响应特性。进一步地，所述采集控制器还用于自动修正由光辐射传感器零位偏移引起的测量误差。进一步地，所述采集控制器还用于根据光辐射传感器的信号幅值动态调节测量范围。本专利技术技术方案，具有如下优点：1、本专利技术提供的光辐射传感器角度响应特性测试装置，采用激光光源输出均匀准直的单色光束，替换了传统的宽带光源，具有更小的体积，功耗较低，预热时间短，成本低；2、本专利技术提供的光辐射传感器角度响应特性测试装置，通过各旋转角度进行自动控制，具有更高的稳定性，提高了检测效率；3、本专利技术提供的光辐射传感器角度响应特性测试装置，具有量程自适应功能，可以根据传感器信号幅值动态调节测量范围，可显著提高弱信号测量精度；4、本专利技术提供的光辐射传感器角度响应特性测试装置，具有零位自补偿功能，该功能通过自动屏蔽光源测量零位偏移，并对测试结果进行补偿，可自动修正由零位偏移引起的测量误差；5、本专利技术提供的光辐射传感器角度响应特性测试装置，具有更好的匀光性，采用了散射匀光性更好的液芯光纤作为匀光器，没有色差的影响，进而提高了测试结果的一致性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的光辐射传感器角度响应特性测试装置的结构组成示意图；图2为本专利技术实施例提供的单色光束输出系统的功能框图；图3为本专利技术实施例提供的各个功能单元的组成示意图；图4为本专利技术实施例提供的单色光束输出系统的一个具体示例的组成图；图5为本专利技术实施例提供的光辐射传感器角度响应特性测试装置一个具体示例的组成图。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。此外，下面所描述的本专利技术不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。实施例1本专利技术实施例提供一种光辐射传感器角度响应特性测试装置，用于对光辐射传感器角度响应特性进行测试，如图1所示，该测试装置包括：单色光束输出系统、光辐射传感器、位置探测器、采集控制器、驱动模块、供电电源，其中，单色光束输出系统用于输出均匀准直的单色光束；光辐射传感器接收所述单色光束，产生光响应信号；位置探测器检测光辐射传感器的位置，产生位置信号；驱动模块驱动所述光辐射传感器及位置探测器进行多角度转动；采集控制器采集所述光响应信号及位置信号，并根据光响应信号及位置信号生成光辐射传感器角度响应特性测试结果；供电电源用于为光辐射传感器、位置探测器、采集控制器及驱动模块提供电源。在本专利技术实施例中，单色光束输出系统通过激光光源、激光匀化、准直扩束及边缘杂光扣除五个功能单元，实现均匀准直的单色光束输出，输出的功能框图如图2所示，涉及各个功能单元的具体构成如图3所示，其具体包括：激光光源单元，用于产生单色光束，包括激光电源和激光器。本专利技术实施例采用激光光源替换了传统的宽带光源，激光光源是一种高稳定性光源，光功率稳定性可低于1％((传统的宽带光源的功率稳定性大约在3％～5％或更高)，其功耗较低，电源功率约为几十瓦(传统技术中的宽带光源系统的电源功率至少是千瓦以上)，降低了成本，由于低功率激光光源只要5分钟，加快了检测效率。激光电源总功率大约为40W左右(含TEC恒温功率)，体积大约只有160×80×60mm体积，无需额外散热，配合光纤耦合输出可以十分灵活的控制输出方向为水平、垂直或其他任意方向。根据准直透镜参数的调整可以获得不同的输出工作距离，从光纤输出到传感器接收面之本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光辐射传感器角度响应特性测试装置，其特征在于，包括：单色光束输出系统、光辐射传感器、位置探测器、采集控制器、驱动模块、供电电源，其中，/n单色光束输出系统用于输出均匀准直的单色光束；/n光辐射传感器接收所述单色光束，产生光响应信号；/n位置探测器检测光辐射传感器的位置，产生位置信号；/n驱动模块驱动所述光辐射传感器及位置探测器进行多角度转动；/n采集控制器采集所述光响应信号及位置信号，并根据光响应信号及位置信号生成光辐射传感器角度响应特性测试结果；/n供电电源用于为光辐射传感器、位置探测器、采集控制器及驱动模块提供电源。/n

【技术特征摘要】
1.一种光辐射传感器角度响应特性测试装置，其特征在于，包括：单色光束输出系统、光辐射传感器、位置探测器、采集控制器、驱动模块、供电电源，其中，
单色光束输出系统用于输出均匀准直的单色光束；
光辐射传感器接收所述单色光束，产生光响应信号；
位置探测器检测光辐射传感器的位置，产生位置信号；
驱动模块驱动所述光辐射传感器及位置探测器进行多角度转动；
采集控制器采集所述光响应信号及位置信号，并根据光响应信号及位置信号生成光辐射传感器角度响应特性测试结果；
供电电源用于为光辐射传感器、位置探测器、采集控制器及驱动模块提供电源。


2.根据权利要求1所述的光辐射传感器角度响应特性测试装置，其特征在于，单色光束输出系统包括：
激光光源单元，用于产生单色光束，包括激光电源和激光器；
激光匀化单元，用于对所述单色光束进行功率匀化，包括光束耦合器和匀光器；
准直扩束单元，用于对进行功率匀化后的单色光束进行准直扩束，包括至少一个准直透镜；
边缘杂光扣除单元，用于扣除光束的边缘杂光，包括可调光阑。


3.根据权利要求2所述的光辐射传感器角度响应特性测试装置，其特征在于，所述匀光器为液芯光纤。


4.根据权利要求2所述的光辐射传感器角度响应特性测试装置，其特征在于，
所述激光光源单元输出的光束直径根据光电传感器有效探测面直径确定；
所述激光光源单元的测量有效辐照度根据太阳辐射总能量确定；
所述激光光源单元的激光功率根据激光器准直效率确定...

【专利技术属性】
技术研发人员：庞黎，郑峰，顾平月，崇伟，彭滨，
申请(专利权)人：航天新气象科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32