[发明专利]一种红外辐射面均匀性测量装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及测试技术领域，特别涉及一种红外辐射面均匀性测量装置，还涉及一种红外辐射面均匀性测量方法。

背景技术

红外辐射的均匀性直接影响测试和校准系统的可靠性和准确性。随着现代化工业和现代军事的需求，越来越多地需要对红外辐射均匀性进行精密测量。目前国内还没有很好的红外辐射面均匀性计量及测试方法，测量精度都有待提高。

目前红外辐射面均匀性的测量主要采用接触式测温和辐射校准测温的方法。接触式测温代价大、测量点数量少，仪器集成后便无法外部测量，且接触式测温容易造成测量不准确；辐射校准测温仪器复杂，价格昂贵，维护费用很高，且辐射温度均匀性测量不确定度很大，不适于大量且高精度的红外面辐射均匀性测量。

典型的红外辐射均匀性测量主要有三种：一是在仪器研制的过程中，在辐射面背部加多个标定过的热电偶或铂电阻进行辐射温度测量；二是采用测温热像仪进行辐射面温度测量；三是采用美国、欧洲等多个计量部门采用的实时辐射量值比对校准装置，首先用两个性能相同的专业黑体调整辐射通道的平衡状态，然后将待测黑体与标准黑体通过光学辐射零平衡比对装置进行实时辐射比对，利用宽光谱相应的探测器实现辐射面均匀性的测量。

采用热电偶或铂电阻等进行接触式红外辐射面均匀性测量，代价大，测点少且测量准确度不高；采用测温热像仪进行红外辐射面均匀性测量，测温热像仪精度一般都在±2℃，制冷型的精度也只有±1℃，价格极其昂贵，普遍在百万以上，且易受禁运限制，因此不适合用于准确校准；采用实时辐射量值比对校准装置进行红外辐射面均匀性测量，装置造价高、维护费用昂贵，且校准辐射温度不确定度大，效率低。因此上述现有技术都不能满足高精度红外辐射面均匀性测试指标的需求。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种红外辐射面均匀性测量装置，解决大辐射面全区域内的多点高精度扫描的问题，实现红外辐射面均匀性的高精密、快速测量，为红外光学系统及测试仪器的研制中均匀性校正提供参考依据。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种红外辐射面均匀性测量装置，包括：高分辨率小光点采样和成像光学系统、红外探测器、前置放大器、带通滤波器、主放大器及A/D转换电路、二维精密电控位移系统及其驱动电路、主控计算机及主接口电路；所述高分辨率小光点采样和成像光学系统将红外辐射面采样点聚焦于红外探测器上，实现对被测红外辐射面的自动定位及小光点采样；所述主控计算机通过主接口电路将驱动指令传给二维精密电控位移系统，按照预先设定的扫描方式，通过控制高分辨率小光点采样和成像光学系统及红外探测器，实现对红外辐射面多个被测点的扫描测量；所述红外探测器将测量的红外辐射信号转换为电信号，经过前置放大器、主放大器及A/D转换电路后，送入主控计算机完成数据处理。

可选地，所述高分辨率小光点采样和成像光学系统的参数有两种，分别为工作距离200mm、采样光斑直径2.9mm和工作距离300mm、采样光斑直径45μm。

可选地，本发明的红外辐射面均匀性测量装置还包括光电隔离器，所述光电隔离器连接在所述主接口电路和所述驱动电路之间。

可选地，本发明的红外辐射面均匀性测量装置还包括带通滤波器，所述带通滤波器连接在所述前置放大器和主放大器及A/D转换电路之间。

本发明还提供了一种红外辐射面均匀性测量方法，包括以下步骤：步骤（a），利用高分辨率小光点采样和成像光学系统将红外辐射面采样点聚焦于红外探测器上，实现对待测红外辐射面的自动定位及小光点采样；步骤（b），主控计算机通过主接口电路将驱动指令传给二维精密电控位移系统，按照预先设定的扫描方式，通过控制高分辨率小光点采样和成像光学系统及红外探测器，实现对辐射面多个被测点的扫描测量；步骤（c），将红外探测器测量的红外辐射信号转换为电信号，经过前置放大器、主放大器及A/D转换电路后，送入主控计算机完成数据处理，完成各被测点的红外辐射测量；步骤（d），通过标准辐射源对红外探测器进行实时校准，完成辐射测量的实时高精度校正。

可选地，本发明的红外辐射面均匀性测量方法还包括在进行红外辐射均匀性测量前，将待测红外辐射面所有加热区域的实际温度都稳定在设定温度的步骤。

可选地，所述高分辨率小光点采样和成像光学系统的参数有两种，分别为工作距离200mm、采样光斑直径2.9mm和工作距离300mm、采样光斑直径45μm。

本发明的有益效果是：

（1）结构简单，成本低；

（2）测试效率高，速度快；

（3）测点数量多，测量精度高；