一種1-3μm準直光源輻射照度測量儀的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及紅外光源輻射照度測量技術。 技術背景
[0002] 現代科學技術的迅猛發展，極大地促進了光電對抗技術在軍事領域的應用與完 善。紅外光源的應用越來越廣泛，例如機載紅外有源干擾機作為一種典型的光電對抗裝備 在現代多次局部戰爭與軍事沖突中，顯示了較好的作戰效果。而紅外光源是紅外有源干擾 機的核心部件，其紅外輻射強度指標直接影響著整個裝備的功效。因此，為確定紅外光源的 性能指標，對紅外光源輻射強度參量測試技術的研宄是必要的。
[0003] 在紅外光源測量技術中，紅外輻射強度測量不但占有主導地位，而且是探索新型 紅外光源工作的一種重要手段。任何紅外光源的紅外輻射特性都是波長、時間、觀測方向等 許多獨立變量的函數，紅外輻射強度測量的目的就是為了在輻射源的輻射量與某一個或若 干個獨立變量之間建立起一定的關系。通常紅外輻射強度測量中所用的儀器只能在離開 輻射源一定距離上測量投射到其光學孔徑上的輻射照度或者探測器所接收的輻射功率，而 不能直接給出待測源的輻射特性，但可根據輻射量之間的關系推算出輻射源的輻射強度數 值。
[0004] 在輻射度學中輻射照度概念是為了描述一個物體表面被輻照的程度。其定義為： 被照表面的單位面積上接收到的輻射功率稱為該被照射處的輻射照度。輻射照度簡稱為輻 照度，用E表示。輻射照度的數值是投射到表面上每單位面積的輻射功率，輻射照度的單位 是W/m 2。輻射照度是一個重要的參數，其他的輻射量，如輻射通量、輻射強度和輻射亮度等， 均可由輻射照度值計算得到。
[0005] 半導體的紅外探測技術是用一定能量的光子激發半導體材料，由其產生的特征發 光譜線來分析半導體材料性能的一種光學半導體材料測量方法。由于具有快速、無損和非 接觸的特點，已成功應用于紅外輻射測量中。
[0006] 近期資料顯示準直光源紅外輻射照度的性能還處于失檢狀態，仍然用理論計算值 作為依據。紅外輻射照度的準確測量是紅外輻射能量測試工程上的難題，現有文獻資料記 載的準直光源紅外輻射照度測量的不確定度高達10%左右，且測量范圍窄，測量范圍僅為 10 9W/cm2_10 7W/cm2〇

【發明內容】

[0007] 本發明為了解決現有技術中紅外輻射照度測量的不確定度高、測量范圍窄的問 題，從而提供一種1-3 μ m準直光源輻射照度測量儀。
[0008] 一種1-3 μπι準直光源輻射照度測量儀，它包括光學系統、電路系統及計算機系 統；
[0009] 所述光學系統包括主物鏡組、光學機械調制器、一號中繼透鏡組、濾光片/衰減片 組，二號中繼透鏡組；
[0010] 所述計算機系統包括計算機；
[0011] 所述電路系統包括直流電機與控制及驅動電路、紅外探測器、前置放大器、鎖相放 大器及數據采集器；
[0012] 所述電路系統還包括量程轉換器和光耦及整形電路；
[0013] 主物鏡組將接收到的準直光束聚焦到光學機械調制器，光學機械調制器將光束透 射到一號中繼透鏡組，一號中繼透鏡組將光束透射到濾光片/衰減片組，濾光片/衰減片組 將光束透射到二號中繼透鏡組，二號中繼透鏡組將光束會聚到紅外探測器的探測面上；
[0014] 紅外探測器的探測面接收該光束，紅外探測器的輸出端連接前置放大器的輸入 端，前置放大器的輸出端連接量程轉換器的輸入端，量程轉換器的輸出端連接鎖相放大器 的信號輸入端，鎖相放大器的信號輸出端連接數據采集器的信號輸入端；光耦及整形電路 的調制頻率信號輸入端連接光學機械調制器的調制頻率信號信號輸出端，光耦及整形電路 的調制頻率信號輸出端連接鎖相放大器的參考信號輸入端；直流電機與控制及驅動電路的 輸出端連接光學機械調制器的控制信號輸入端，直流電機與控制及驅動電路的輸入端連接 數據采集器的控制信號輸出端；
[0015] 數據采集器的信號輸出端與計算機連接，計算機的控制信號輸出端連接濾光片/ 衰減片組的控制信號輸入端。
[0016] 上述光學機械調制器為鍍金反射膜調制器。
[0017] 上述濾光片/衰減片組含四片衰減片。
[0018] 上述濾光片/衰減片組的衰減程度可調，每片衰減片的透過率為10%。
[0019] 上述每片濾光片的透射光譜范圍均為1-3 μ m。
[0020] 上述紅外探測器采用InSb紅外探測器，光譜工作區間為1-5. 5 μπι。
[0021] 上述測量儀還包括液氮制冷設備，該液氮制冷設備用于對紅外探測器進行制冷。
[0022] 上述數據采集器的信號輸出端通過USB接口與計算機連接。
[0023] 光學機械調制器是紅外系統信息處理的主要部件，光學機械調制器放置于主物鏡 組的焦平面上，入射的準直光束通過主物鏡組會聚到光學機械調制器，聚焦的光束經由光 學機械調制器發散，經由一號中繼透鏡組形成一個平行光區域，即一號中繼透鏡組與二號 中繼透鏡組之間的區域，在該區域實現光束的濾光和衰減，二號中繼透鏡組將光束會聚到 探測器的探測面上；探測器將探測到的光信號轉變為正弦形式的電信號，并將該電信號依 次通過前置放大器和量程轉換器后發送至鎖相放大器；光耦及整形電路中的光耦對光學機 械調制器的調制頻率進行測量，光耦及整形電路中的整形電路對測量到的調制頻率信號整 形后得到方波信號，并將該方波信號送入鎖相放大器的參考信號輸入端；鎖相放大器的輸 出信號為與入射輻射照度成正比的直流信號，該直流信號為模擬電壓信號，數據采集器將 接收到的模擬電壓信號轉換成數字信號，并通過USB接口發送至計算機。直流電機與控制 及驅動電路中的直流電機帶動光學機械調制器轉動，直流電機與控制及驅動電路中的控制 及驅動電路控制直流電機按照設定的轉數工作。電路系統采用鎖相技術，能夠有效的減小 背景輻射和噪聲的影響。計算機控制濾光片/衰減片組的衰減程度；光學系統中的衰減片 組和電路系統中的量程轉換器共同協調測量范圍和信噪比，將以往單純的入射輻射-響應 電壓的對應關系改變為入射輻射-衰減片-響應電壓三者之間的對應關系，提高了信噪比， 從而保證系統在較大量程的基礎上仍然能夠工作在線性區間。上述光學系統的有效入瞳直 徑為70mm，焦距為140mm，可實現對準直光源紅外1-3 μ m輻射照度的測量。
[0024] 本發明所述的一種1-3 μπι準直光源輻射照度測量儀能夠實現寬量程、高精度測 試，輻射照度測量范圍為KTnW/Cm2-10_4W/ Cm2,不確定度為2%。
【附圖說明】
[0025] 圖1是實施方式一中的光學系統的結構示意圖。
[0026] 圖2是實施方式一所述的一種1-3 μπι準直光源輻射照度測量儀的原理框圖。
【具體實施方式】
【具體實施方式】 [0027]