[实用新型]弱光条件下红外光电探测器响应特性参数标定装置

说明书

技术领域

本实用新型属于红外光电探测领域，涉及一种弱光条件下红外光电探测器响应特性参数标定装置。

背景技术

红外光电探测器是将入射的红外辐射信号转变成电信号输出的光电转换器件。红外辐射普遍存在于环境中，任何在绝对零度(-273℃)以上的物体都辐射红外能量，红外光电探测器就是用来测量这种红外辐射的专门器件。红外光电探测器响应特性的优劣，直接决定了红外辐射测量的精度。在实际应用中,需要对所使用的红外光电探测器进行一系列的参数标定，以便于掌握红外光电探测器的响应特性。这类标定过程主要是不断改变红外光电探测器靶面的入射功率，建立起多组红外光电探测器靶面入射功率与对应输出电压的关系。对于红外光电探测器而言，特别是对于长波红外光电探测器而言，由于环境中的其它物体都在或多或少的辐射红外能量，因此在标定测量过程中将不可避免的引入干扰量。在红外光电探测器响应的高端进行标定时，即在标定光源较强时，由于标定光源能量远远大于环境干扰量，所以干扰量引起的误差往往可以忽略。但是在红外光电探测器的低端进行测量时，即在标定光源较弱时，由于环境干扰量已与标定光源能量处于相当的量级，所以往往在测量时光源信号已湮没于环境干扰信号中，也就是说红外光电探测器此时输出的电压信号，不但包含有标定光源信号，而且包含有环境干扰信号，此时无法将红外光电探测器靶面入射功率与红外光电探测器输出电压建立对应关系，更加无法通过改变红外光电探测器靶面入射功率建立起标定参数所需的多组功率与电压的对应关系，从而无法进行弱光条件下红外光电探测器的标定工作。目前，普遍所使用的红外光电探测器标定装置在弱光条件下都无法有效剔除环境干扰和无法改变红外光电探测器靶面的入射功率，所以需要一个能够在弱光条件下，对红外光电探测器的响应特性参数进行标定的方法及装置。

实用新型内容

为了解决现有的红外光电探测器标定装置在弱光条件下无法有效剔除环境干扰的技术问题，本实用新型提供一种弱光条件下红外光电探测器响应特性参数标定装置。

本实用新型的技术解决方案是：一种弱光条件下红外光电探测器响应特性参数标定装置，其特殊之处在于：包括标定光源、光学斩波器、平行光管和锁相放大器；所述光学斩波器位于标定光源和平行光管的入口之间；所述锁相放大器分别与光学斩波器和待测红外光电探测器相连；待测红外光电探测器的靶面位于所述平行光管的出口处。

上述平行光管的入口安装有星点板，所述星点板位于平行光管的焦面处。

上述平行光管的出口安装有窄带滤光片，所述窄带滤光片的截取波长与待测红外光电探测器的待标定波长一致。

上述标定光源为黑体。

上述平行光管为反射式平行光管。

本实用新型还提供一种基于上述的弱光条件下红外光电探测器响应特性参数标定装置的标定方法，其特殊之处在于：包括以下步骤：

1)将黑体的温度固定在绝对温度T，计算待标定波长λ的光谱辐射出射度M_λ；

2)黑体发出的红外光束通过光学斩波器调制后打入平行光管，光学斩波器将调制信号传送至锁相放大器；

3)红外光束在平行光管中折返后由平行光管出口到达待测红外光电探测器的靶面，计算靶面接收功率W；

4)锁相放大器根据光学斩波器传送的调制信号的频率从待测红外光电探测器的输出电信号中提取电压V，得到接收功率W与电压V之间的对应关系；

5)改变黑体的温度和/或星点板的星点直径，重复执行步骤1)至步骤4)得到多组接收功率W与电压V的对应关系，完成弱光条件下对待测红外光电探测器的响应特性参数标定。

步骤1)中的光谱辐射出射度M_λ的计算公式为：

其中，λ为待标定波长，c是光速，T为黑体的绝对温度，h为普朗克常数，K_B为波耳兹曼常数。

步骤3)中的靶面接收功率W的计算公式为：

其中，M_λ为步骤1)中计算得到的光谱辐射出射度，D为星点板的星点直径，f为平行光管的焦距，τ₁为平行光管在待标定波长λ处的透过率，τ₂为窄带滤光片在待标定波长λ处的通过率，S为待测红外光电探测器的靶面面积。

本实用新型的有益效果在于：

(1)本实用新型利用光学斩波器调制黑体出射光信号并且利用锁相放大器提取被调制的黑体出射光信号，从而有效避免了环境辐射信号对光源信号的干扰。