[发明专利]一种基于斩光片控温的多波段光谱辐射计及校准方法

说明书

本发明提供了一种基于斩光片控温的多波段光谱辐射计及校准方法，通过在光学斩光器的光学斩光片上喷涂高发射率材料，将光学斩光器金属外壳采用主动热控和被动热控处理后，控制光学斩光器温度对光学斩光片辐射加热形成温度稳定的内置定标黑体，相比在红外光谱辐射计中内置参考黑体辐射源方案，仪器结构简单，可减少仪器造价，解决多波段光谱辐射计的状态变化监测问题。

技术领域

本发明属于多波段红外光谱辐射计技术领域，涉及一种基于斩光片控温的多波段光谱辐射计及校准方法。

背景技术

多波段红外光谱辐射计作为一种应用广泛的红外辐射测量分析仪器，能够获得目标的辐照度、辐亮度和光谱等信息。因此，红外辐射计被广泛应用于成像、跟踪、制导、侦查、预警、遥感、辐射测量等领域。例如，在导弹的研制开发过程中，需要红外辐射计对其红外光谱辐射进行准确测试，用以指导发动机及染料配比设计；在红外目标模拟器等红外模拟测试设备的校准与计量，目标背景与大气传输特性研究等，都需要用到红外辐射计来对其环境与目标的红外光谱辐射特性进行准确测定。

在红外波段，由于受到噪声以及背景辐射等其它因素的影响，红外辐射的测量不确定度要大于可见光波段的测量不确定度，因此为了减小这种影响、保证现场校准数据的准确和可靠，对光谱辐射计进行实时校准是非常有效的方法，通过在红外辐射计中内置参考黑体辐射源，用于补偿校准周围环境温度的漂移影响，实现对红外光谱辐射计的实时校准。

红外辐射计的高精度校准修正，目前主要有两种方法，一种是比对测量的方法，首先利用外置参考标准黑体对红外辐射计进行校准修正，然后再对被测目标进行测量，是基于短时间内红外辐射计的状态不变原理，利用标准黑体作为辐射标准；另外一种是通过在红外辐射计中内置参考黑体辐射源，先在实验室标定得到一套绝对红外辐射计，然后到现场完成测量，利用内置参考黑体辐射源实现对红外光谱辐射计的实时校准。国内外现有已研制成功的红外辐射计已经能够达到较高的测量精度，其功能比较强大，采用分光谱技术，能够对任意波长的辐照度进行测量，但是其往往造价很高，设备复杂，使用起来很不方便。最典型的SR-5000红外光谱辐射计，原理基于渐变滤光片(CVF)的高精度红外光谱辐射分光技术，并通过内置参考黑体辐射源，用于补偿校准周围环境温度的漂移影响，实现对红外光谱辐射计的实时校准。

现有技术中，红外光谱辐射计采用比对测量修正法虽然可以获得较高的测量精度，但是所需的装置较多，仪器体积大、结构复杂，重复定位精度要高，成本高，使用不方便，现场测量应用不方便；另外，在红外辐射计中内置参考黑体辐射源方案，红外辐射计造价普遍偏高，设备复杂，使用起来很不方便。

发明内容

本发明提出一种基于斩光片控温的多波段光谱辐射计设计，通过在光学斩光片上喷涂高发射率材料，将光学斩光器金属外壳采用主动热控和被动热控处理后，控制光学斩光器温度对光学斩光片辐射加热形成温度稳定的内置定标黑体，相比在红外辐射计中内置参考黑体辐射源方案，仪器结构简单，可减少仪器造价，解决多波段光谱辐射计的状态变化监测问题。

本发明的技术方案如下：一种基于斩光片控温的多波段光谱辐射计，包括：光学系统、探测器模块、电子学系统及内置辐射标定系统；所述光学系统，包括前置望远光学系统、目视瞄准系统及红外光路系统，用于接收被测目标输出的红外辐射信号；所述探测器模块，包括红外探测器、制冷系统和前置放大器，用于将红外辐射信号转换为电子学信号；所述电子学系统，包括光学斩光器、锁相放大器、微处理器、A/D转换器和串口通讯，分别用于微弱信号检测、放大、数据处理、模数转换和数据通讯；所述内置辐射定标系统，用于高精度温度控制和精细辐射定标，同时用于提供红外辐射参照标准。