一种用于多元红外线轴温探测器光斑尺寸的测量方法技术

本发明专利技术提出的一种用于多元红外线轴温探测器光斑尺寸的测量方法，具体包括：步骤一：将探测器和黑体设置在T型导轨上；步骤二：调整探测器与黑体中心的高度；步骤三：开启黑体和探测器，接收响应信号；步骤四：连续移动黑体，记录相应信号；步骤五：当无响应信号时，停止移动黑体；步骤六：将响应信号与对应的黑体位置进行绘图；步骤七：得到光斑尺寸。本发明专利技术提出的一种用于多元红外线轴温探测器光斑尺寸的测量方法，能准确的测量出光斑的尺寸，精度至少能达到0.5cm的量级，明显提高了测量精度，且本发明专利技术的测量方法简单快捷，信息量丰富，能够得出探测器光斑在不同方向上的尺寸。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于探测器光学性能测试
，涉及一种探测器光斑尺寸的测量方法，具体涉及一种用于列车轴温探测的多元红外探测器光斑尺寸的测量方法。
技术介绍
光斑尺寸是指红外探测器中的每个红外线敏感元件能够实际感受到的红外热源的面积；在单元(只有一个敏感元件)的探测器中，光斑尺寸就是视场角的大小。目前，用于铁路轴温探测的探测器多为单元红外探测器。对于该探测器光斑尺寸的测试测量，目前很少有准确快捷的测量方法，更鲜有相关的文献描述。在需要知道光斑的尺寸信息时，通常的做法是将探测器中心对准黑体的几何中心，用一系列挡板(中心挖有不同尺寸的圆孔)挡在黑体和探测器之间；黑体辐射光透过圆孔入射到探测器产生响应信号，如果遮挡后的信号与遮挡前相比减弱20%左右，就认为挡板圆孔的尺寸为光斑尺寸。该方法具有许多明显缺陷和不足。首先，误差大。用于遮挡的挡板尺寸固定，只能粗略估计出光斑尺寸与哪个圆孔相近，而不能准确判断光斑的大小。其次，可操作性差。测量时要保证探测器光斑中心和挡板中心重合，而光斑中心不可见，测量时很难保证中心重合；而稍有偏差就会导致响应信号有明显的衰减，产生误差。而且，该方法只能用于单元探测器光斑测量，对于多元探测器的多个光斑，该方法的测试难度会更大。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术提出的，能准确的测量出光斑的尺寸，精度至少能达到0. 5cm的量级，明显提高了测量精度，且本专利技术测量方法简单快捷，不仅能测得光斑的尺寸，还得测得探测器的光斑中心位置和总体视场角。本专利技术提出包括以下几个步骤步骤一将探测器放置在测试平台T型导轨的B导轨上，并调整探测器方向，使探测器灵敏面的法线与B导轨平行，将黑体放置在A导轨上刻度尺的0刻度位置，0刻度位于 A导轨的一侧，A导轨和B导轨保持垂直。步骤二 调整探测器在B导轨上的位置，将探测器设定在距A导轨垂直距离50 IOOcm的位置，同时调整探测器与黑体的高度，使两者的中心保持在同一水平高度。步骤三开启黑体，设定黑体温度为100°C 120°C，开启探测器，接收响应信号。步骤四将黑体沿A导轨平行移动，从0刻度逐渐增大的刻度方向移动，每次移动单位距离，黑体与探测器的相对距离由逐渐渐近后转变为逐渐渐远，并利用数据采集卡记录每次移动黑体时，探测器在相应黑体位置的响应信号。步骤五当黑体在水平导轨上连续移动3 5以上的单位距离，而探测器无明显响应信号时，停止黑体移动，通过数据采集卡记录并显示的各个黑体位置下的响应信号。步骤六将得到的响应信号与对应的黑体位置进行绘图，得到响应信号-黑体位置图，横坐标为黑体在A导轨上与0刻度的距离，纵坐标为探测器的响应信号。步骤七分析响应信号-黑体位置图，光斑的尺寸为曲线由平稳转为上升的拐点至曲线由上升转为平稳的拐点之间的横向距离；也等于曲线由平稳转为下降的拐点至曲线由下降转为平稳的拐点之间的横向距离。本专利技术具有的优点在于(1)本专利技术提出的，能准确的测量出光斑的尺寸，精度至少能达到0. 5cm的量级，明显提高了测量精度。(2)本专利技术提出的，测量方法简单快捷，整个测试过程可在10分钟内完成。(3)本专利技术提出的，信息量丰富不仅能测得光斑的尺寸，还得测得探测器的光斑中心位置和总体视场角。附图说明图I-A 本专利技术提出的所使用的测试平台的结构示意图；图I-B 本专利技术提出的所使用的测试平台的俯视图；图I-C 本专利技术提出的所使用的测试平台的侧视图；图2 本专利技术中测量方法的原理说明图；图3 应用本专利技术所进行测量的原始数据图；图4 应用本专利技术测量的光斑直径比与理论值的比较图；图5 应用本专利技术测量的探测器总体视场角示意图。图中1-探测器；2-黑体；3-A导轨；4-B导轨。具体实施例方式下面将结合附图对本专利技术作进一步的详细说明。本专利技术提出的，具体包括以下几个步骤步骤一将探测器1放置在测试平台T型导轨的B导轨4上，并调整探测器1方向， 使探测器1灵敏面的法线与B导轨4平行，将黑体2放置在A导轨3上刻度尺的0刻度位置，0刻度位于A导轨3的一侧，A导轨3和B导轨4保持垂直，如图1-A、I-B和I-C所示。步骤二 调整探测器1在B导轨4上的位置，将探测器1设定在距A导轨3垂直距离50 IOOcm的位置。同时调整探测器1与黑体2的高度，使两者的中心保持在同一水平尚度。步骤三开启黑体2，设定黑体2温度为100°C 120°C，开启探测器1，接收响应信号。步骤四将黑体2沿A导轨3平行移动，从0刻度逐渐增大的刻度方向移动，每次移动单位距离(单位距离优选为0. 2cm 0. 5cm)，黑体2与探测器1的相对距离由逐渐渐近后转变为逐渐渐远，并利用数据采集卡记录每次移动黑体2时，探测器1在相应黑体2位置的响应信号。响应信号通过数据采集卡传入计算机中进行保存和显示。步骤五当黑体2在A导轨3上连续移动3 5以上的单位距离，而探测器1无明显响应信号时，停止黑体2移动，通过数据采集卡记录并显示的各个黑体2位置下的响应信号。步骤六将得到的响应信号与对应的黑体2位置进行绘图，得到响应信号-黑体位置图，如图2所示，横坐标为黑体2在A导轨3上与0刻度的距离(即光斑中心在B导轨4 的刻度值)，纵坐标为探测器1的响应信号。步骤七分析响应信号-黑体位置图，由于黑体2在B导轨4上连续移动，探测器 1光斑会接收到来自黑体2的辐射能量，随着黑体2的靠近，光斑进入黑体2辐射范围，探测器1感应到黑体2辐射能量从而响应信号开始升高。随黑体2的连续移动，光斑进入黑体2的面积逐渐增大，感应到的黑体2能量也逐渐增多，响应信号也会相应的增强；当光斑完全进入黑体2时，响应值达到峰值；然后随着黑体2移动，响应信号保持不变；然后黑体2 移动，光斑离开黑体2的辐射范围，响应信号逐渐减小。因此光斑的尺寸为曲线由平稳转为上升的拐点(即图2中的A点)至曲线由上升转为平稳的拐点(即图2中的B点)之间的横向距离(即上升沿宽度)；也等于曲线由平稳转为下降的拐点(即图2中的C点)至曲线由下降转为平稳的拐点(即图2中的D点)之间的横向距离(即下降沿宽度)。上升沿或下降沿的宽度即为光斑直径尺寸。对探测器1的光斑指标没有十分精确的要求，可以通过人工采点的方式确定光斑尺寸大小。如图2所示，数据是每隔0. 5cm单位距离测得的数据曲线，可以发现，每隔0. 5cm 单位距离，探测器1的信号响应变化明显，能判断出曲线拐点，所以人工采点的结果误差也不会超过0. 5cm。如果需要更加准确的结果可以采取更紧密的采点，即能够提高测量精度。对本专利技术提出的一种用于多元红外线轴温探测器1光斑尺寸的测量方法进行可靠性验证(1)因为红外探测器1光斑本身不可见，一般情况下光斑尺寸也是未知的，所以很难找到直接验证所测光斑尺寸是否准确的方法。但是可以通过用该方法测量已知物体的长度，来验证该测量方法的准确性。在本专利技术中测得的响应信号与黑体位置关系的数据曲线中不仅包含着光斑尺寸的信息，也同时包含了其他物体的尺寸信息(如黑体2直径)，这为我们验证该方法的准确性提供了参考。图2中的曲线是对单元探测器1 ( 一个探测器1中只有一个感光元件)进行光斑测量的结果。测试时，将被测探测器1置于黑体2辐射源的光轴上，使辐射信号垂直入射到被测探测器1上。因为黑体2的直径是已知的10cm，而图2 中响应信号曲线由平本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种用于多元红外线轴温探测器光斑尺寸的测量方法，其特征在于：包括以下几个步骤：步骤一：将探测器放置在测试平台Ｔ型导轨的Ｂ导轨上，并调整探测器方向，使探测器灵敏面的法线与Ｂ导轨平行，将黑体放置在Ａ导轨上刻度尺的０刻度位置，０刻度位于Ａ导轨的一侧，Ａ导轨和Ｂ导轨保持垂直；步骤二：调整探测器在Ｂ导轨上的位置，将探测器设定在距Ａ导轨垂直距离５０～１００ｃｍ的位置，同时调整探测器与黑体的高度，使两者的中心保持在同一水平高度；步骤三：开启黑体，设定黑体温度为１００℃～１２０℃，开启探测器，接收响应信号；步骤四：将黑体沿Ａ导轨平行移动，从０刻度逐渐增大的刻度方向移动，每次移动单位距离，黑体与探测器的相对距离由逐渐渐近后转变为逐渐渐远，并利用数据采集卡记录每次移动黑体时，探测器在相应黑体位置的响应信号；步骤五：当黑体在水平导轨上连续移动３～５以上的单位距离，而探测器无明显响应信号时，停止黑体移动，通过数据采集卡记录并显示的各个黑体位置下的响应信号；步骤六：将得到的响应信号与对应的黑体位置进行绘图，得到响应信号－黑体位置图，横坐标为黑体在Ａ导轨上与０刻度的距离，纵坐标为探测器的响应信号；步骤七：分析响应信号－黑体位置图，光斑的尺寸为曲线由平稳转为上升的拐点至曲线由上升转为平稳的拐点之间的横向距离；也等于曲线由平稳转为下降的拐点至曲线由下降转为平稳的拐点之间的横向距离。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王勇，董烁，毕方勇，马丁，熊伟，
申请(专利权)人：北京康拓红外技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：11