一种红外热像仪宽动态范围测试装置及其使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种红外热像仪宽动态范围测试装置及其使用方法，该装置包括辐射源阵列、辐射源控制器、升降转台、数据采集系统和计算机；辐射源阵列包括若干层，从上往下温度逐渐升高，每层均包含有固定温度辐射源和动态温度辐射源，每层辐射源呈弧形布置。本发明专利技术利用分层辐射源阵列的布置，有效拓宽了测试系统的辐射温度的范围，通过固定温度辐射源和动态温度辐射源的结合，针对动态范围差异较大的不同类型热像仪，能够快速确定热像仪响应范围的大致区间，有效提升了测试效率，此外利用弧形的辐射源阵列结构，结合升降转台，能够实现自动化的辐射源温度调节和热像仪指向调节，有效满足了红外热成像系统对低温到超高温场景的动态范围测试需求。态范围测试需求。态范围测试需求。

【技术实现步骤摘要】
一种红外热像仪宽动态范围测试装置及其使用方法


[0001]本专利技术属于红外测试领域，具体涉及一种红外热像仪宽动态范围测试装置及其使用方法。

技术介绍

[0002]红外技术的发展及红外成像系统的研发、生产离不开红外成像系统的性能测试评估。为保证红外热像仪的成像质量或测温精度，需对红外热像仪进行各种参数测试，其中包括动态范围。常规的红外测试系统一般集成了动态范围、调制传递函数、信号传递函数、光谱传递函数、最小可分辨温差、最小可探测温差、噪声等效温差等各种参数测试，其使用的辐射源主要采用差分面源黑体的形式，导致在动态范围测试方面存在诸多问题，一是面源黑体的绝对温度上下限较窄，无法满足宽动态范围热像仪的测试需求，进而无法满足热像仪对超高温目标测试的需求；二是常规测试系统一般在常温环境工作，黑体降温至常温以下时易出现凝水，甚至黑体降温至零度以下时出现凝霜现象，导致测试系统无法满足热像仪对低温场景的测试需求。
[0003]基于上述问题，设计一种能够满足宽动态范围热像仪参数测试的设备具有重要的现实意义和使用需求。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于，提供一种红外热像仪宽动态范围测试装置及其使用方法，满足红外热成像系统对低温到超高温场景的动态范围测试需求。
[0005]为实现上述目的，本专利技术所提供的技术方案如下：
[0006]一种红外热像仪宽动态范围测试装置，该装置包括辐射源阵列、辐射源控制器、升降转台、数据采集系统和计算机；
[0007]辐射源阵列包括若干层，从上往下温度逐渐升高，每层均包含有固定温度辐射源和动态温度辐射源，每层辐射源呈弧形布置；
[0008]辐射源控制器为各个辐射源提供控制信号，同时获取各个辐射源的工作状态，并上传至计算机；
[0009]升降转台用于固定被测热像仪，并接收计算机的控制指令，带动被测热像仪升降及转动，以将被测热像仪指向不同的辐射源；
[0010]数据采集系统用于将被测热像仪的图像数据采集传输至计算机；
[0011]计算机用于控制升降转台和辐射源控制器，接收被测热像仪的图像数据并存储，并完成被测热像仪动态范围参数的计算和显示。
[0012]进一步的，辐射源阵列由4层每层3个共12个独立辐射源组成，每层有1个固定温度辐射源和2个动态温度辐射源；
[0013]其中，最上层为低温面源黑体，从左到右辐射温度依次为
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30℃～10℃、25℃、10℃～45℃；第二层为中温面源黑体，从左到右辐射温度依次为45℃～200℃、300℃、200℃～
400℃；第三层为高温腔式黑体，从左到右辐射温度依次为400℃～700℃、600℃、500℃～800℃；最底层为超高温腔式黑体，从左到右辐射温度依次为700℃～1050℃、1050℃、1000℃～1500℃。
[0014]进一步的，该装置还包括防结霜罩，采用防结霜罩对低温面源黑体充氮隔离。
[0015]进一步的，该装置还包括温度循环风道，为辐射源阵列散热。
[0016]进一步的，该装置还包括导轨，升降转台安装于导轨上。
[0017]一种根据上述的红外热像仪宽动态范围测试装置的使用方法，包括以下步骤：
[0018]S1、计算机通过辐射源控制器分别控制辐射源阵列中每层的固定温度辐射源到达指定温度；
[0019]S2、计算机控制升降转台将被测热像仪逐次指向每层的固定温度辐射源，同时记录被测热像仪输出的图像数据，判断被测热像仪的响应范围的大致区间；
[0020]S3、确定被测热像仪响应范围的大致区间后，将被测热像仪指向该区间的动态温度辐射源，控制该区间的动态温度辐射源改变辐射温度，直至被测热像仪输出饱和，通过数据采集系统获取被测热像仪的图像数据；
[0021]通过下式计算被测热像仪的动态范围：
[0022][0023]其中，DR为动态范围，V
sat
为饱和信号电压，为平均噪声电压。
[0024]进一步的，改变辐射源的辐射温度即为改变辐照功率，当热像仪的信号电压不随辐照功率的增大而增大时，所对应的信号电压即为饱和信号电压。
[0025]进一步的，平均噪声电压的计算方式为：
[0026][0027]其中，M和N为行向和列向分辨率，d和h为过热像元和死像元，V
N
(i,j)为像元噪声电压，计算公式如下：
[0028][0029]上式表示在温度T0条件下采集F帧图像数据V
DS
[(i,j),T0]，并求得V
DS
[(i,j),T0]的平均为K为系统增益。
[0030]本专利技术与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
[0031]本专利技术利用分层辐射源阵列的布置，有效拓宽了测试系统的辐射温度的范围，通过固定温度辐射源和动态温度辐射源的结合，针对动态范围差异较大的不同类型热像仪，能够快速确定热像仪响应范围的大致区间，有效提升了测试效率，此外利用弧形的辐射源阵列结构，结合升降转台，能够实现自动化的辐射源温度调节和热像仪指向调节，有效满足了红外热成像系统对低温到超高温场景的动态范围测试需求。
附图说明
[0032]图1是红外热像仪宽动态范围测试装置结构示意图；
[0033]图2是辐射源阵列结构示意图；
[0034]图3是红外热像仪宽动态范围测试装置工作原理图。
[0035]图中：1
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辐射源控制器，2
‑
温度循环风道，3
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防结霜罩，4
‑
辐射源阵列，5
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被测热像仪，6
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升降转台，7
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导轨，8
‑
计算机。
具体实施方式
[0036]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0037]本专利技术的目的在于为热成像系统提供一种宽动态范围测试装置，满足红外热成像系统从低温到超高温场景的动态范围测试需求。
[0038]如图1所示，红外热像仪宽动态范围测试装置主要由辐射源阵列4、辐射源控制器1、数据采集系统、计算机8、显示器、升降转台6等组成。
[0039]其中，辐射源阵列4为测试系统的核心装置，由4层每层3个共12个独立辐射源组成，每层有1个固定温度辐射源和2个动态温度辐射源，共有4个固定温度辐射源和8个动态温度辐射源。辐射源阵列结构如图2所示，其中图2(a)为第一层低温黑体结构示意图，图2(b)为第二层中温黑体结构示意图，图2(c)为第三层高温黑体结构示意图，图2(d)最底层超高温黑体结构示意图，具体的：最上层为低温面源黑体，从左到右辐射温度依次为
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30℃～10℃、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种红外热像仪宽动态范围测试装置，其特征在于，该装置包括辐射源阵列、辐射源控制器、升降转台、数据采集系统和计算机；辐射源阵列包括若干层，从上往下温度逐渐升高，每层均包含有固定温度辐射源和动态温度辐射源，每层辐射源呈弧形布置；辐射源控制器为各个辐射源提供控制信号，同时获取各个辐射源的工作状态，并上传至计算机；升降转台用于固定被测热像仪，并接收计算机的控制指令，带动被测热像仪升降及转动，以将被测热像仪指向不同的辐射源；数据采集系统用于将被测热像仪的图像数据采集传输至计算机；计算机用于控制升降转台和辐射源控制器，接收被测热像仪的图像数据并存储，并完成被测热像仪动态范围参数的计算和显示。2.根据权利要求1所述的红外热像仪宽动态范围测试装置，其特征在于，辐射源阵列由4层每层3个共12个独立辐射源组成，每层有1个固定温度辐射源和2个动态温度辐射源；其中，最上层为低温面源黑体，从左到右辐射温度依次为
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30℃～10℃、25℃、10℃～45℃；第二层为中温面源黑体，从左到右辐射温度依次为45℃～200℃、300℃、200℃～400℃；第三层为高温腔式黑体，从左到右辐射温度依次为400℃～700℃、600℃、500℃～800℃；最底层为超高温腔式黑体，从左到右辐射温度依次为700℃～1050℃、1050℃、1000℃～1500℃。3.根据权利要求2所述的红外热像仪宽动态范围测试装置，其特征在于，该装置还包括防结霜罩，采用防结霜罩对低温面源黑体充氮隔离。4.根据权利要求1所述的红外热像仪宽动态范围测试装置，其特征在于，该装...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯良科，马晓楠，卫扬道，王鹏，贾国伟，
申请(专利权)人：湖北久之洋红外系统股份有限公司，
类型：发明
国别省市：