[发明专利]一种野外使用的常温大面源双黑体辐射源

说明书

技术领域：

本发明涉及黑体定标系统，特别的，是涉及到快速测量红外系统噪声等效温差采集的黑体定标系统。 

背景技术：

随着制冷型红外探测器技术的不断成熟以及非制冷型红外探测器的不断涌现，红外技术已经越来越多的应用在日常生活中的各个方面。对于红外系统而言，评价其性能优劣的一个重要指标就是该系统的噪声等效温差（NETD），它是衡量热像系统性能优劣的重要参数，可以估计系统的灵敏度，是对于该系统的探测器性能、成像光学系统以及读出电路一个综合评价值。

常用的噪声等效温差测量方法是将红外设备对准标准黑体辐射源的辐射面；将黑体温度设定在T₁，采集系统信号值；将黑体设定在T₂，采集系统信号值；在T₁、T₂两组信号值的基础上计算出噪声等效温差。测试得到较准确的噪声等效温差需要重复采集多次。 

在野外对红外系统进行噪声等效温差测量时同样要考虑环境因素的影响。通常面黑体辐射源自身发射率小于1，并且进入被测设备的等效黑体温度T_e随环境温度T_a变化而变化：环境温度小于黑体源温度T时，T_e＜T；T_a=T时，T_e=T=T_a；T_a＞T时，T_e＞T。不同季节、不同地域的环境温度T_a相差很大，同一天、不同时刻的环境温度T_a也变化很大。这就需要采用自适应温度补偿技术，解决环境温度对等效黑体温度的影响，以实现在不同黑体源温度T、不同环境温度T_a下，进入被测设备的等效黑体温度T_e等同于黑体辐射源温度T。 

国内常用的定标黑体主要采用电热丝作为加热元件、风扇作为制冷元件。这样的黑体在野外定标时有以下几点不足： 

1.黑体稳定时间慢，采集多组系统数据通常需要几个小时。在如此长的时间内环境条件经常发生变化，导致红外系统本身的探测能力波动，影响噪声等效温差的测量。 

2.没有主动制冷元件，该类黑体无法将温度设定在常温以下，使得红外系统无法进行常温以下的系统定标和数据采集。 

3.该类黑体电热丝排布不均且同一根电热丝的不同部位发热不均匀，导致辐射面的发射率不均匀，引起系统噪声等效温差的测量误差。 

4.该类黑体的表面发射率通常在0.98左右，与理论表面发射率有一定差距。造成红外系统实际接收到的辐射比理论值要低，使测量出的系统噪声等效温差偏高。 

发明内容：

本发明提出了一种野外使用的常温大面源双黑体辐射源系统，为红外系统提供标准辐射源，用于红外系统的噪声等效温差的快速采集和计算。 

本发明的功能是这样实现的：本系统由双黑体辐射源与双黑体辐射源控制器组成，双黑体辐射源控制器用于控制双黑体辐射源的温度以及反射镜的反射方向；双黑体辐射源用于输出指定温度的红外辐射。 

如附图所示：双黑体辐射源包括两个独立的黑体辐射源及反射镜组件。黑体辐射源可以独立设定各自温度，通过控制反射镜的反射方向切换输出的红外辐射。黑体辐射源采用航空铝合金作为辐射面，半导体制冷片作为加热/制冷元件。半导体制冷片一面紧贴在辐射面后表面，另一面紧贴在肋片式散热器上，整个黑体辐射源由交流风扇与外界进行热交换。当黑体辐射源需要输出低于环 境温度的辐射时，控温仪通过VMOS管向半导体制冷片加载正向电流，半导体制冷片在靠近辐射面的一面吸收热量，在靠近散热器的一面产生热量，产生的热量经散热器上由交流风扇与环境进行强迫交换；当黑体辐射源需要输出等于或高于环境温度的辐射时，控温仪通过VMOS管向半导体制冷片加载反向电流，半导体制冷片在靠近辐射面的一面产生热量，在靠近散热器的一面吸收热量，产生的冷量经散热器上由交流风扇与环境进行强迫交换。两个黑体辐射源对称安装在反射镜组件上，反射镜组件包括椭圆反射镜、直流伺服电机和传动机构。反射镜的反射位置由辐射源控制器控制，当反射镜位置开关处于一档时，伺服电机通过传动机构使反射镜顺时针旋转90°至位置一，此时反射镜与右边的黑体辐射面呈45°夹角，输出右边黑体辐射源的红外辐射；反射镜位置开关处于二档时，伺服电机通过传动机构使反射镜逆时针旋转90°至位置二，此时反射镜与左边的黑体辐射面呈45°夹角，输出左边黑体辐射源的红外辐射，整个切换过程小于2秒。