一种适应宽温范围环境的透射式红外温差标准源制造技术

本实用新型专利技术涉及红外目标特性仿真领域，具体的讲是一种适应宽温范围环境的透射式红外温差标准源，其中第一黑体提供目标辐射能量；第二黑体提供环境辐射能量；红外靶标中心具有通孔，周边为反射面；第一黑体中心部分的目标辐射能量通过红外靶标的通孔和半反半透镜，并经过无热化透射式红外光学系统会聚后输出；第二黑体提供的环境辐射能量经由半反半透镜反射到红外靶标的反射面上，反射的环境辐射能量通过半反半透镜，并经过无热化透射式红外光学系统会聚后输出。本实用新型专利技术通过辐射源系统采用双黑体，消除工作环境温度变化在整个系统中的影响。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

Transmission type infrared temperature difference standard source suitable for wide temperature range environment

The utility model relates to the characteristics of infrared target simulation field, in particular to a wide temperature range of environmental transmission infrared temperature standard blackbody source, wherein the first target radiation energy; second blackbody radiation energy environment; infrared target center is provided with a through hole, periphery is a reflection surface; the first part of blackbody target radiation energy center the through hole and the infrared target half mirror, and through the athermalizing infrared optical system transmission convergence after output; second blackbody provides environment of radiation energy through half mirror reflection to the reflection infrared target on the surface environment of radiation energy reflected by a dichroic mirror, and after athermalizing transmission the infrared optical system output after convergence. The utility model adopts the double blackbody to eliminate the influence of the change of the working environment temperature in the whole system.

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及红外目标特性仿真领域，具体的讲是一种适应宽温范围环境的透射式红外温差标准源。
技术介绍
自然界中任何高于绝对零度(_273°C)的物质其自身都具有一定的红外能量，并在其周围形成能量场，通常由红外光敏器件组成的红外热像仪来感测温度。现有技术中的红外温差标准源设计较为简单，可行性不高。光学系统未经无热化设计，同时辐射源系统只采用一个单黑体，导致在温差设置相同的情况下，装置实际的辐射温差会随环境温度变化而变化，即标准辐射靶特性在不同的环境温度下会发生变化。这种方法使整个系统的体积和复杂性变大，整个系统的可靠性下降。考虑红外靶标特性在不同的环境温度下会发生变化，若采用普通的卡塞格林反射式红外准直光学系统，可以满足无热化要求，但是系统视场较小，不能满足较大视场的测试要求，若采用普通透射式准直光学系统，虽然扩大了系统视场，但由于红外透镜材料随温度变化折射率会发生较大变化，不能应用于宽温范围环境下，整个系统的可靠性较低。一种现有技术中的红外温差标准源的准直光学系统采用的是离轴反射式的光学系统设计，该设计方案有离轴抛物面反射镜加工难度大，整个系统装置体积大、视场角小、不易携带等缺点。
技术实现思路
为了解决现有技术中由于红外透镜材料随温度变化折射率会发生较大变化，不能应用于宽温范围环境下，整个系统的可靠性较低的问题，提出了一种适应宽温范围环境的透射式红外温差标准源，采用环境黑体和目标黑体得到环境与目标之间的温度差，从而可以消除工作环境温度变化在整个系统中的影响。本技术提供了一种适应宽温范围环境的透射式红外温差标准源，包括:第一黑体，第二黑体，红外靶标，半反半透镜，无热化透射式红外光学系统；所述第一黑体提供目标辐射能量；所述第二黑体提供环境辐射能量；所述红外祀标中心具有通孔,周边为反射面；所述第一黑体中心部分的目标辐射能量通过所述红外靶标的通孔和所述半反半透镜，并经过所述无热化透射式红外光学系统会聚后输出；所述第二黑体提供的环境辐射能量经由所述半反半透镜反射到所述红外靶标的反射面上，所述反射的环境辐射能量通过所述半反半透镜，并经过所述无热化透射式红外光学系统会聚后输出。根据本技术所述一种适应宽温范围环境的透射式红外温差标准源的一个进一步的方面，所述红外靶标中心为镂空圆形特征靶型，目标辐射能量通过镂空圆形特征靶型透射到主光路中，其余部分为镀金膜反射面，将环境辐射能量反射到主光路中。根据本技术所述一种适应宽温范围环境的透射式红外温差标准源的再一个进一步的方面，所述红外靶标的反射面抛光后镀高反射率金膜，其有效反射率为0.98;所述红外靶标对着第一黑体的一面也采用抛光处理。根据本技术所述一种适应宽温范围环境的透射式红外温差标准源的另一个进一步的方面，所述第一黑体和所述第二黑体均采用中温面源黑体，所述第一黑体和所述第二黑体的面源黑体的福射面积6 O _ X 6 O mm,福射板选用紫铜板。根据本技术所述一种适应宽温范围环境的透射式红外温差标准源的另一个进一步的方面，所述半反半透镜采用镀高反射率红外膜，镜片材料选择Ge，厚度为3.5mm-7.5mm。根据本技术所述一种适应宽温范围环境的透射式红外温差标准源的另一个进一步的方面，所述半反半透镜与所述无热化透射式红外光学系统之间的距离为50mm-100mmo本技术通过辐射源系统采用双黑体，消除工作环境温度变化在整个系统中的影响。附图说明结合以下附图阅读对实施例的详细描述，本技术的上述特征和优点，以及额外的特征和优点，将会更加清楚。图1给出了根据本技术的一个实施例一种适应宽温范围环境的透射式红外温差标准源的结构示意图；图2所示为本技术中红外靶标的结构示意图；图3所示为本技术无热化透射式红外光学系统的光学设计图；图4所示为本技术实施例在环境温度为20°C的条件下无热化透射式红外光学系统光学传递函数图；图5所示为本技术实施例在环境温度为_20°C的条件下无热化透射式红外光学系统光学传递函数图；图6所示为本技术实施例在环境温度为40°C的条件下无热化透射式红外光学系统光学传递函数图。具体实施方式下面的描述可以使任何本领域技术人员利用本技术。具体实施例和应用中所提供的描述信息仅为示例。这里所描述的实施例的各种延伸和组合对于本领域的技术人员是显而易见的，在不脱离本技术的实质和范围的情况下，本技术定义的一般原则可以应用到其他实施例和应用中。因此，本技术不只限于所示的实施例，本技术涵盖与本文所示原理和特征相一致的最大范围。图1给出了根据本技术的一个实施例一种适应宽温范围环境的透射式红外温差标准源的结构示意图。包括第一黑体101，第二黑体102，红外靶标103，半反半透镜104，无热化透射式红外光学系统105。所述第一黑体101提供目标辐射能量；所述第二黑体102提供环境辐射能量；所述红外祀标103中心具有通孔,周边为反射面；所述第一黑体101中心部分的目标辐射能量通过所述红外靶标103和所述半反半透镜104，并经过所述无热化透射式红外光学系统105会聚后输出；所述第二黑体102提供的环境辐射能量经由所述半反半透镜104反射到所述红外靶标103的反射面上，所述反射的环境辐射能量通过所述半反半透镜104，并经过所述无热化透射式红外光学系统105会聚后输出。其中，无热化红外准直光学系统的工作环境温度范围设计为_20°C _40°C。对于长波波段红外光学系统，所用光学材料本身的折射率随温度变化系数dn/dt、光学热膨胀系数Xf是材料自身的固有特性，是无法消除的，因此环境温度的变化必然会引起光学系统的热效应。目前国内所采用的无热化设计技术主要有电子主动式无热化技术、机械被动式无热化技术、光学被动式无热化技术等。电子主动式无热化技术消除热效应效果极好，但由于引入了测温、反馈、驱动电路使得系统复杂、重量大、可靠性不高。机械被动式无热化技术使用单一的高膨胀率材料或记忆合金来实现无热化补偿，可靠性高、系统构成简单，缺点是体积大，极为笨重。光学被动式无热化技术通过匹配光学材料的dn/dt、膨胀系数和光学机械材料的膨胀系数，使各种影响因素产生的温度离焦移动互相抵消/补偿，使光学系统的成像质量在工作温度范围内始终保持可以接受的水平。该方式不需要引进额外的装置，而是在光学系统设计的过程中，通过材料的匹配来达到消除热效应的目的，无论在可靠性还是无热化的效果上都能达到使用要求。以上无热化透射式红外光学系统均可以用于本技术的实施例中，其中以光学被动式无热化技术为最佳实施例。作为进一步的实施例，所述无热化透射式红外光学系统105采用高透过率的红外材料，透镜材料选择Silicon、Ge和ZnS，结构件选择为铝。如图3所示为本技术无热化透射式红外光学系统的光学设计图，其中不同的线段代表不同视场的光线。作为本技术的一个实施例，所述红外靶标103中心为镂空圆形特征靶型，目标辐射能量通过镂空圆形特征靶型透射到主光路中，其余部分为镀金膜反射面，将环境辐射能量反射到主光路中。作为进一步的实施例，所述的红外靶标103材料选用紫铜板，如图2所示为本技术中红外祀标103的结构示意图,包括位于红外祀标中心的通孔201,反射面202,本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适应宽温范围环境的透射式红外温差标准源，其特征在于包括：第一黑体，第二黑体，红外靶标，半反半透镜，无热化透射式红外光学系统；所述第一黑体提供目标辐射能量；所述第二黑体提供环境辐射能量；所述红外靶标中心具有通孔，周边为反射面；所述第一黑体中心部分的目标辐射能量通过所述红外靶标的通孔和所述半反半透镜，并经过所述无热化透射式红外光学系统会聚后输出；所述第二黑体提供的环境辐射能量经由所述半反半透镜反射到所述红外靶标的反射面上，所述反射的环境辐射能量通过所述半反半透镜，并经过所述无热化透射式红外光学系统会聚后输出。

【技术特征摘要】
1.一种适应宽温范围环境的透射式红外温差标准源，其特征在于包括: 第一黑体，第二黑体，红外靶标，半反半透镜，无热化透射式红外光学系统； 所述第一黑体提供目标辐射能量； 所述第二黑体提供环境辐射能量； 所述红外靶标中心具有通孔，周边为反射面； 所述第一黑体中心部分的目标辐射能量通过所述红外靶标的通孔和所述半反半透镜，并经过所述无热化透射式红外光学系统会聚后输出； 所述第二黑体提供的环境辐射能量经由所述半反半透镜反射到所述红外靶标的反射面上，所述反射的环境辐射能量通过所述半反半透镜，并经过所述无热化透射式红外光学系统会聚后输出。2.根据权利要求1所述的一种适应宽温范围环境的透射式红外温差标准源，其特征在于，所述红外靶标中心为镂空圆形特征靶型，目标辐射能量通过镂空圆形特征靶型透射到主光路中，其余部分为镀金膜反射面，将环境辐射能量...

【专利技术属性】
技术研发人员：任小婉，孙红胜，魏建强，王加朋，李世伟，张玉国，杨旺林，
申请(专利权)人：北京振兴计量测试研究所，
类型：实用新型
国别省市：