一种基于面源黑体的红外辐射计视场角测试方法技术

本发明专利技术公开一种基于面源黑体的红外辐射计视场角测试方法，其步骤为：S1、架设面源黑体和红外辐射计，红外辐射计加电开机，至内部实现热平衡状态；S2、面源黑体开机，待黑体温度稳定后，微调面源黑体位置；S3、设置面源黑体温度为环境温度

【技术实现步骤摘要】
一种基于面源黑体的红外辐射计视场角测试方法


[0001]本专利技术属于红外辐射测量
，尤其是涉及一种基于面源黑体的红外辐射计视场角测试方法。

技术介绍

[0002]近年来，红外技术在军事领域和民用工程中都得到了广泛应用。红外辐射计是一种测试红外辐射照度和目标辐射强度的光学仪器，具有体积小、重量轻、功耗低、可靠性高、成本低等优点，被广泛应用于航天航空、国防、科学研究以及工农业生产等领域。
[0003]在使用红外辐射计进行测试时，通常需要根据红外辐射计视场大小、目标大小、红外辐射计探测响应范围等参数合理确定测试距离，调整目标和背景在红外辐射计视场中的占比，提高测试的有效性。
[0004]一般来说，根据红外辐射计光学系统的设计参数，可以计算出视场角的大小，但受限于装配过程中的精度，各个光学元件的相对位置关系与设计值相比会有一定的偏差存在，依据光学系统设计参数计算出的视场角与实际视场角之间也会存在一定的误差。使用高精度转台和点源黑体可以实际测量红外辐射计的视场角，但这种方法对转台精度和黑体温度控制都有较高的要求，测量结果还容易受到红外辐射计瞄准轴误差的影响，在外场测试时并不实用。

技术实现思路

[0005]为解决上述问题，本专利技术的目的是提供一种基于面源黑体的红外辐射计视场角测试方法。
[0006]为实现上述专利技术目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]一种基于面源黑体的红外辐射计视场角测试方法，其包括以下步骤：
[0008]S1、首先，架设面源黑体和红外辐射计：将面源黑体置于红外辐射计前方，红外辐射计瞄准面源黑体的辐射面中心，红外辐射计瞄准轴与面源黑体的辐射面垂直，面源黑体与红外辐射计入瞳之间的距离为L；然后，红外辐射计加电开机，至内部实现热平衡状态；
[0009]S2、面源黑体开机，温度设为环境温度+10℃，待黑体温度稳定后，前后微调面源黑体位置；若红外辐射计的示值无变化，即说明面源黑体的辐射面覆盖红外辐射计全部视场范围，若红外辐射计的示值有明显变化，则缩短面源黑体和红外辐射计的距离L再进行测试，直至前后移动面源黑体位置时，红外辐射计的示值无变化；
[0010]S3、设置面源黑体温度为环境温度
‑
5℃，待温度稳定后，观察红外辐射计的示值；设置面源黑体温度为环境温度+10℃，观察面源黑体升温过程中红外辐射计的示值变化，记录示值最小时对应的黑体温度T
temp
；
[0011]S4、将面源黑体温度设置为T
temp
，并进行上下微调，记录红外辐射计的示值最低时的面源黑体温度T0，即为当前红外辐射计的内部辐射等效黑体温度；
[0012]S5、将面源黑体温度设置为T
i
，待温度稳定后，记录红外辐射计相应的示值U(T
i
)；
所述红外辐射计的示值U(T
i
)表示为式(6)：
[0013][0014]式中，ε表示面源黑体的发射率；k表示校准系数；M(T
i
)表示面源黑体温度为T
i
时在红外波段的辐射出射度，根据普朗克公式计算得到；M(T0)表示红外辐射计内部辐射在波段等效的辐射出射度，根据普朗克公式计算得到；θ表示红外辐射计的视场角；
[0015]S6、使用式(7)计算红外辐射计的视场角θ：
[0016][0017]进一步地，上述的步骤S1中，面源黑体与红外辐射计入瞳之间的距离L，依据面源黑体的辐射面大小来确定，以确保面源黑体的辐射面能够覆盖红外辐射计的全部视场范围。
[0018]进一步地，上述的步骤S2、S3中，环境温度为10～30℃。
[0019]由于采用如上所述的技术方案，本专利技术具有如下优越性：
[0020]该基于面源黑体的红外辐射计视场角测试方法，其基于面源黑体，在测量红外辐射计内部辐射等效黑体温度的基础上，对红外辐射计视场角进行有效测试；易于操作，数据处理简单，测量精度高，测量结果准确度高，实用性强，应用范围广，能够用来修正由于光学系统元器件位置装配误差导致的视场角计算偏差，也能够用以指导红外辐射计视场角的现场测试，具有良好的推广应用价值。
附图说明
[0021]图1是本专利技术基于面源黑体的红外辐射计视场角测试方法的示意图。
具体实施方式
[0022]下面结合附图和实施例对本专利技术的技术方案作进一步详细说明。
[0023]如图1所示，一种基于面源黑体的红外辐射计视场角测试方法，其包括以下步骤：
[0024]S1、首先，架设面源黑体和红外辐射计：将面源黑体置于红外辐射计前方，红外辐射计瞄准面源黑体的辐射面中心，红外辐射计瞄准轴与面源黑体的辐射面垂直，面源黑体与红外辐射计入瞳之间的距离为L，此距离L依据面源黑体的辐射面大小来确定，以确保面源黑体的辐射面能够覆盖红外辐射计的全部视场范围；
[0025](a)、假设面源黑体的温度为T1，红外辐射计的视场角为θ、校准系数为k，忽略红外辐射计内部辐射的影响，到达红外辐射计入瞳处的辐射照度E(T1)根据式(1)计算得到：
[0026][0027]式中，M(T1)表示面源黑体温度为T1时在红外波段的辐射出射度，根据普朗克公式计算得到，v表示面源黑体的发射率；θ表示红外辐射计的视场角；
[0028]此时，红外辐射计的示值U(T1)根据式(2)得到：
[0029][0030]但是，由于红外辐射计的主光路中使用了调制盘对入射的辐射信号进行调制，调制盘的热辐射对红外辐射计的响应会产生明显影响，导致红外辐射计在没有输入信号的时候也会产生示值输出；
[0031](b)、定义红外辐射计内部辐射的等效黑体温度为T0，调整面源黑体温度，观察红外辐射计的输出示值变化情况，当红外辐射计输出的示值为0或者接近于0时，黑体的温度即为T0；T0比红外辐射计的机体温度高约2～3℃；
[0032]考虑红外辐射计内部辐射的影响，则面源黑体的温度为T1时，到达红外辐射计入瞳处的辐射照度E(T1)根据式(3)计算得到：
[0033][0034]式中，M(T0)表示红外辐射计内部辐射在波段等效的辐射出射度，根据普朗克公式计算得到；
[0035]考虑红外辐射计内部辐射的影响，红外辐射计的示值U(T1)表示为式(4)：
[0036][0037]根据式(4)得出红外辐射计的视场角θ的表达式：
[0038][0039]然后，红外辐射计加电开机30～50分钟，至内部实现热平衡状态；
[0040]S2、面源黑体开机，温度设为环境温度+10℃，前后微调面源黑体位置；若红外辐射计的示值无变化，即说明面源黑体的辐射面覆盖红外辐射计全部视场范围，若红外辐射计的示值有明显变化，则缩短面源黑体和红外辐射计的距离再进行测试，直至在某个距离下前后移动面源黑体位置红外辐射计的示值无变化；优选地，所述的环境温度为10～30℃；
[0041]S3、设置面源黑体温度为环境温度<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于面源黑体的红外辐射计视场角测试方法，其特征是：其包括以下步骤：S1、首先，架设面源黑体和红外辐射计：将面源黑体置于红外辐射计前方，红外辐射计瞄准面源黑体的辐射面中心，红外辐射计瞄准轴与面源黑体的辐射面垂直，面源黑体与红外辐射计入瞳之间的距离为L；然后，红外辐射计加电开机，至内部实现热平衡状态；S2、面源黑体开机，温度设为环境温度+10℃，待黑体温度稳定后，前后微调面源黑体位置；若红外辐射计的示值无变化，即说明面源黑体的辐射面覆盖红外辐射计全部视场范围，若红外辐射计的示值有明显变化，则缩短面源黑体和红外辐射计的距离L再进行测试，直至前后移动面源黑体位置时，红外辐射计的示值无变化；S3、设置面源黑体温度为环境温度
‑
5℃，待温度稳定后，观察红外辐射计的示值；设置面源黑体温度为环境温度+10℃，观察面源黑体升温过程中红外辐射计的示值变化，记录示值最小时对应的黑体温度T
temp
；S4、将面源黑体温度设置为T
temp
，并进行上下微调，记录红外辐射计的示值最低...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟智勇，刘虎，王德飞，赵志刚，谢安宁，宋东升，赵镇，
申请(专利权)人：中国人民解放军六三八九五部队，
类型：发明
国别省市：