[发明专利]一种红外热像仪综合性能参数测试系统及其方法

说明书

本发明公开了一种红外热像仪综合性能参数测试系统及其方法，包括面源黑体、旋转靶标轮、平面反射镜、离轴抛物面镜、高精密旋转台、上位机，待测红外热像仪放置在高精密旋转台上，该高精密旋转台放置在离轴抛物面镜的正前方，高精密旋转台通过控制器精确控制旋转角度准确测量红外热像仪的MRTD、NETD和视场。本发明解决面源黑体温差的控制精度、稳定性和响应时间的问题，使红外热像仪中MRTD、NETD和视场性能参数能够在同一个系统中测试，并优化了测试过程。

技术领域

本发明属于红外测试技术领域，特别是一种红外热像仪综合性能参数测试系统及其测试方法。

背景技术

红外热像仪的应用扩展了人类对光谱波段的感知范围。红外热像仪可以用于军事和民用工业。其中军事方面主要用于航空航天、武器观瞄、火控与制导等，民用工业方面主要是生产监控、设备检测、安防和监控等。对红外热像仪研发生产的同时，建立完善的红外热像仪综合性能参数测试系统非常重要，尤其是其中MRTD(最小可分辨温差)、NETD(噪声等效温差)和视场参数的测量。MRTD是综合评价红外热像仪温度分辨力和空间分辨力的重要参数，它不仅包含系统特征，也包含观察者的主观因素；NETD用温差的方式衡量了红外热像仪的噪声大小；视场反映了红外热像仪的可观测范围，可观测范围越大，同一视野内可探测的目标越多。

因红外热像仪在军事应用上一般观察远距离目标，常规的测试装置主要由平行光管、面源黑体、目标靶、测试软件等构成。在测试过程中，MRTD、NETD的测试都需要严格精确的温差辐射，温差指面源黑体的温度与环境温度的差值，该差值的稳定性对测试结果有较大的影响，需要时刻保证温差的准确性和稳定性。MRTD的主观测量通常采用多名通过专门训练过的观察员(3人以上)进行独立观察四杆靶图像，取多次测量的平均值。测试方法一般是在确定空间频率f下，超过半数的人认为四杆靶有75％的分辨概率时的温差则为此空间频率f下的最小可分辨温差。这种测试方法需要频繁调整温差值，温差值的响应速度和稳定性直接影响了测试时间和测试精度。

在国标GB/T 17444-2013中NETD的测试中计算参数使用的是电压值。电压值反映的是红外热像仪焦平面的特性，没有考虑到后端数字化集成后的响应，且电压值测试复杂，采样麻烦，测试步骤繁琐。红外热像仪的最终输出是灰度图，所有参数的好坏最终反映在输出灰度上，NETD的测试需要结合输出灰度。NETD的测试结合输出灰度可以解决传统的NETD测试不能完整反映热像仪整机性能的问题。

传统的视场测试方法使用的是成像目标测试板，在测试板上有不同直径的同心圆，根据同心圆覆盖热像仪视场的不同位置和和距离关系可以计算出视场角度。该方法测试视场角的精度局限在同心圆刻线的密度和测试板的摆放位置，本系统通过优化测试方法可以解决传统视场测试步骤复杂、测试精度低的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种红外热像仪综合性能参数测试系统及测试方法，解决面源黑体温差的控制精度、稳定性和响应时间的问题，使红外热像仪中MRTD、NETD和视场性能参数能够在同一个系统中测试，并优化了测试过程。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种红外热像仪综合性能参数测试系统及其方法，包括面源黑体、旋转靶标轮、平面反射镜、离轴抛物面镜、高精密旋转台、上位机，通过控制旋转靶标轮的旋转即可更换对应靶标，测量时的旋转靶标轮上的靶标位于离轴抛物面镜的焦平面处，靶标图像通过离轴抛物面镜的反射形成平行光图像，用以模拟无穷远处的目标；平面反射镜用于折返离轴抛物面镜的光路；离轴抛物面镜与平面反射镜组成平行光管，面源黑体放置在旋转靶标轮后面，向靶标提供热辐射，面源黑体的温度与环境温度的温差由上位机控制；待测红外热像仪放置在高精密旋转台上，该高精密旋转台放置在离轴抛物面镜的正前方，高精密旋转台通过控制器精确控制旋转角度准确测量红外热像仪的MRTD、NETD和视场。