[发明专利]低温光学系统能量集中度测试系统及方法

权利要求书

1.一种低温光学系统能量集中度测试系统，其特征在于，低温光学系统能量集中度测试系统包括：

真空低温模拟设备：包括真空罐、真空平行光管和光学窗口，关罐后抽真空充液氮，为试验提供真空低温环境；

光学系统：包含低温镜头、支撑结构、冷屏及工装底板与背景冷屏产品和设备，含各产品和设备的热控实施设备；

探测器组件：含探测器杜瓦组件、视频处理器及制冷机组件，并配套相应控制单位及数据采集设备；

面源黑体及针孔靶标：置于真空罐外，提供了点目标的辐射信号，通过平行光管准直进入真空罐低温光学镜头聚焦到探测器焦面上；

多维调整台：对位置和方位进行微调，用于控制点目标信号落于探测器像元中心形成清晰像。

2.如权利要求1所述的低温光学系统能量集中度测试系统，其特征在于，所述真空低温模拟设备模拟真空低温环境，光学系统固定置放于真空罐内，调试光路使其光轴与真空平行光管的光轴重合，采取热控措施将低温镜头维持在预设温度范围，采用面源黑体和针孔靶标提供点目标辐射信号，采用小尺寸像元的探测器组件接收点目标辐射信号通过光学系统后的能量并形成图像。

3.如权利要求1所述的低温光学系统能量集中度测试系统，其特征在于，所述探测器组件固定置放于多维调整台上，测试时，通过微调多维调整台的位置和方位，当探测器组件获得的点目标成像最为清晰时采集图像，直接从点源靶标图像粗略计算中心像元能量集中度。

4.如权利要求1所述的低温光学系统能量集中度测试系统，其特征在于，所述真空低温模拟设备采用二维高斯函数模拟光学系统点扩散函数，结合像元能量积分计算模型，基于最小二乘准则构建数据拟合目标函数，采用粒子群优化算法最小化目标函数，精确估计出点目标在像平面的亚像元位置和点扩散函数模型参数，进而计算光学系统在不同尺寸、不同布局探测器条件下的能量集中度。

5.一种低温光学系统能量集中度测试方法，其特征在于，低温光学系统能量集中度测试方法包括以下步骤：

步骤一，常温常压环境下，调整固定真空罐内各产品、设备和工装相对位置，安装探测器在多维调整台上；

步骤二，常温常压环境下，调整测试光学系统光路，测试并记录平行光管焦面理论位置；

步骤三，常温常压环境下，对各设备和产品上电测试，确认工作状态正常；

步骤四，常温常压环境下，面源黑体加温并使用针孔靶标，开启探测器测试，调整焦面位置，利用转台轴向移动调整探测器轴向位置，并径向调整探测器位置将点像调整到面阵居中位置，至使成像最为清晰，记录常温常压下最佳焦面位置和调整台三个平移轴的坐标；

步骤五，关闭各测试设备电源，关罐抽真空充液氮，降温至低温镜头温度稳定至预设温度；

步骤六，面源黑体加温并使用针孔靶标，开启探测器成像测试，控制多维调整台微调探测器轴向位置和径向相位，将点像调整到探测器像元中心位置附近，至使成像最为清晰，采集图像，同时遮住针孔靶标辐射信号，收集背景图像；

步骤七，按步骤六重复收集多组成像数据，每次测试时，采集针孔靶标信号在像平面上不同投影位置处的图像；

步骤八，对采集的各组图像数据，进行基于最小二乘准则粒子群优化的数据处理，计算能量集中度，统计真空低温光学系统能量集中度测试结果；

步骤九，测试设备断电，真空罐回温。