[发明专利]一种焦平面成像式辐射计温度灵敏度测试系统

摘要

本发明公开了一种焦平面成像式辐射计温度灵敏度测试系统，包括毫米波测试机箱、直流电源Ⅲ、示波器和待测辐射计。所述毫米波测试机箱包括直流电源Ⅱ、毫米波噪声头、毫米波手动调节精密衰减器、同轴线Ⅱ、同轴波导转换接头Ⅱ、波导同轴转换接头和同轴线Ⅲ。直流电源Ⅱ和直流电源Ⅲ为毫米波噪声头和待测辐射计提供激励和偏置电压。毫米波噪声头用于产生标定的噪声温度输出。毫米波手动调节精密衰减器进行衰减量调节，输出相应噪声温度，作为待测辐射计温度灵敏度测量的基准。示波器完成待测辐射计输出数据的采集。本发明与传统辐射计温度灵敏度测试系统相比，具有设备简单，操作简便、测试等效噪声温度灵活可调等优点。

主权项

一种焦平面成像式辐射计温度灵敏度测试系统，其特征在于包括：毫米波测试机箱（1）、直流电源Ⅲ（2）、示波器（3）和待测辐射计（11）；所述毫米波测试机箱（1）包括：直流电源Ⅱ（4）、毫米波噪声头（5）、毫米波手动调节精密衰减器（6）、同轴线Ⅱ（7）、同轴波导转换接头Ⅱ（8）、波导同轴转换接头（9）和同轴线Ⅲ（10）；直流电源Ⅱ（4）和直流电源Ⅲ（2）为毫米波噪声头（5）和待测辐射计（11）提供相应的激励和偏置电压；毫米波噪声头（5）用于产生准确标定的噪声温度输出；毫米波手动调节精密衰减器（6）进行衰减量的调节，以输出相应的噪声温度，作为待测辐射计（11）温度灵敏度测量的基准；示波器（3）完成待测辐射计（11）输出数据的采集，以完成对辐射计温度灵敏度的测试；直流电源Ⅱ（4）的+28V电压输出端与毫米波噪声头（5）的输入端连接；毫米波噪声头（5）的噪声温度输出端口通过同轴线Ⅱ（7）和同轴波导转换接头Ⅱ（8）与毫米波手动调节精密衰减器（6）的输入连接；毫米波手动调节精密衰减器（6）的输出端通过波导同轴转换接头（9）、同轴线Ⅲ（10）和同轴波导转换接头Ⅲ（12）与待测辐射计（11）输入端口连接，其中，同轴线Ⅲ（10）作为毫米波测试机箱（1）对外连接的出口接线；待测辐射计（11）输出接口与示波器（3）连接；直流电源Ⅲ（2）的输出端与待测辐射计（11）的直流偏置端连接；直流电源Ⅱ（4）输出一路，输出电压为+28V;直流电源Ⅲ（2）输出大于等于三路，其中的两路：输出电压调节范围：0‑±25V，输出电流：0‑1A；其中的一路：输出电压调节范围：0‑+6V，输出电流调节范围：0‑5A，采用普通的直流电源或专用程控直流电源；毫米波噪声头（5）输出的等效噪声温度大于等于1000K；毫米波手工调节精密衰减器的衰减范围：大于等于30dB，最小步进：0.05dB；衰减精度：优于±0.1dB；示波器（3）幅度分辨率：优于±0.5mV；工作流程具体为：首先，进行真实衰减值标定，只需执行一次，在毫米波段，由于各类传输线及转接头的损耗相对比较大，为了提高测量的精度，采用矢量网络分析仪精确的标定各段传输线及转接头的损耗值，对衰减器的衰减值进行补偿；设定同轴线Ⅱ（7）、同轴波导转换接头Ⅱ（8）、波导同轴转换接头（9）和同轴线Ⅲ（10）的衰减损耗分别为L1、LL1、LL2、L2，单位：dB；根据噪声源公式，设定产生噪声温度T衰减器所需的衰减量为L，考虑到各种传输线及转接头损耗后，得到补偿之后的衰减器实际所用的衰减量L′=L‑L1‑LL1‑LL2‑L2；进而分别求出在不同温度、不同的衰减量下，所需的实际衰减量大小，将温度、衰减量和实际衰减量的数据制成衰减量校准表，以便于在测试过程中实时查找；然后，进行开机预热稳定操作；通过连接待测辐射计（11）；设定所需电压值，并连接到相应的偏置端口；待毫米波噪声头（5）和待测辐射计（11）工作状态稳定后，再进行正常的测试流程；之后，进行温度灵敏度测试；首先根据设置的两个等效噪声温度TH 和TL,利用公式(1)计算出对应的衰减量值LH 和LL ，其中TH为高温源，TL为低温源；然后根据衰减量校准表，查出实际所需的衰减量值LH ′和LL ′；设定高温源TH 时，根据衰减量值LH ′，通过毫米波测试机箱（1）外部的调节旋钮来手动调节精密衰减器的衰减量；设置完成后，示波器（3）采集并显示待测辐射计（11）的输出的电压信号VH ,观测一段时间，记录下几组观测值，然后计算出VH 的平均值VH_av和方差σH；设定低温源TL 时，根据衰减量值LL ′，通过毫米波测试机箱（1）外部的调节旋钮来手动调节毫米波手动调节精密衰减器（6）的衰减量；设置完成后，示波器（3）采集并显示待测辐射计（11）的输出的电压信号VL, 观测一段时间，记录下几组观测值，然后计算出VL 的平均值VL_av和方差σL；最后，根据公式（2）计算得到温度灵敏度Tmin；（1）其中，为数控衰减器输出的等效噪声温度；Tn为噪声源的等效噪声温度；Tp为数控衰减器的温度；L为数控衰减器衰减值，是线性数值；为噪声源与待测辐射计（11）微波接口间微波连接器的固定插损，是线性数值；（2）。