本發明涉及紅外輻射測量、校準及定標,尤其涉及一種非接觸測溫的紅外定標系統及輻射標定方法。
背景技術:
1、隨著現代紅外探測技術、航天技術的發展,紅外載荷的應用已經擴展至臨近空間及深遠太空,主要包括空間偵察系統、臨近空間偵察系統、高分辨率對地觀測系統、空間紅外遙感系統等。為保證空間紅外光學載荷定量化探測精度,需對載荷進行高精度、寬溫度范圍、多點快速輻射特性校準,確保空間紅外光學載荷具有完善的量值溯源,以保證其量值傳遞準確可靠。
2、空間紅外光學載荷在軌運行期間,隨著時間的推移,會出現衰變;現有技術的一個方面,傳統空間定標采用地面輻射場方式來進行,由于受輻射初級標準精度、溯源鏈過長、大氣擾動、無法實時溯源等因素的限制,目前已無法滿足精度要求;現有技術的另一個方面,傳統在軌輻射參數校準,其校準點少,一般為一點或兩點校準,校準溫度范圍窄,無法滿足當前紅外載荷的在軌輻射參數定標及校準需求,需要高性能的新型定標源;現有技術的另一個方面,傳統在軌輻射參數校準受到在軌溫度和設定溫度不同,容易因溫度不同產生測量誤差,導致精度下降。
3、因而,市場上急需一種非接觸測溫的紅外定標系統及輻射標定方法。
技術實現思路
1、鑒于上述的分析,本發明旨在提供一種非接觸測溫的紅外定標系統及輻射標定方法,用以解決現有的技術中紅外定標系統無法實時溯源輻射面溫度、校準點少、精度差的問題中的至少一個。
2、本發明的目的主要是通過以下技術方案實現的:
3、本發明公開了一種實時測溫的紅外定標系統,所述紅外定標系統包括:紅外定標光源、采集模塊、控制系統、供電模塊;
4、所述紅外定標光源包括輻射面、外殼、支撐結構、供電接口、光學系統、探測器;
5、所述外殼在封閉式殼體的一側設置開口為出射口,靠近出射口的一側設置支撐結構,支撐結構在殼體內部,輻射面由支撐結構夾持固定;
6、在殼體上出射口的對面一側設置光學系統和探測器,探測器置于反輻射面的一側,光學系統置于輻射面和探測器的中間,光學系統的光軸、紅外載荷的光軸和輻射面的法向中心軸重合;
7、所述光學系統用于將輻射面的表面能量匯聚,探測器實時采集得到灰度值;
8、所述外殼設有供電接口,供電模塊通過供電接口與輻射面連接;
9、所述控制系統控制供電模塊給輻射面供電,所述控制系統控制采集模塊收集探測器的數據。
10、進一步的,所述輻射面靠近出射口的一面為正輻射面,所述輻射面背離出射口的一面為反輻射面,所述正輻射面、反輻射面均可進行有效輻射;
11、所述反輻射面上,第一輻射面基底、第一加熱層、第一絕緣層、第一輻射層由內至外依次排列;所述正輻射面上,第一輻射面基底、第二加熱層、第二絕緣層、第二輻射層由內至外依次排列,所述正輻射面和所述反輻射面共用所述第一輻射面基底。
12、進一步的,同樣溫度下,所述正輻射面、反輻射面上各位置的紅外輻射量相同。
13、進一步的,所述輻射面的厚度為0.35mm-0.5mm。
14、進一步的,所述第一輻射面基底為單晶硅、藍寶石、氧化鋯中的一種。
15、進一步的,所述第一輻射層和第二輻射層的材料為炭黑、鉑黑、碳納米管中的一種。
16、進一步的,所述第一加熱層和第二加熱層的材料為鉑。
17、進一步的,所述支撐結構上設置通孔,導線穿過通孔將供電接口與輻射面相連。
18、進一步的,所述支撐結構采用可耐高溫的陶瓷材料。
19、本發明還公開了一種紅外載荷的在軌輻射標定方法,采用上述實時測溫的紅外定標系統,所述在軌輻射標定方法包括:
20、s1,開啟定標系統設備,通過控制系統控制供電模塊給定標系統供電;
21、s2,探測器實時采集得到灰度值,根據探測器標定公式得到當前灰度值對應的輻射亮度l,同時紅外載荷采集圖像,得到圖像灰度值為dn,與探測器此時的數據作為一組數據;
22、s3,改變供電模塊的供電功率,采集多組數據;
23、s4,根據不同組數據中探測器采集到的灰度值dn0計算出對應的亮度值l,并根據每個對應的紅外載荷采集到灰度值dn,計算得到標定公式系數,完成標定。
24、與現有技術相比,本發明至少能實現以下有益效果之一:
25、(1)實時溫度溯源:通過監測反輻射面的輻射量值,探測器將接受的輻射量值轉換成電流信號,利用已標定過的電流信號與輻射量值關系,實時測得輻射面的溫度,通過這種測溫方式,可以實時獲得定標系統對外的紅外輻射,繼而實現定標系統對外的紅外輻射的實時溯源。
26、(2)多點校準;本發明通過實時測溫的方式,可以實時獲得定標系統對外的紅外輻射,根據反饋結果通過調整紅外定標系統的供電功率,進而控制紅外定標源的校準點量值,對供電細分控制,可以實現多個不同量值的校準點,對紅外載荷進行多點校準。
27、(3)提高紅外輻射的精度;當環境溫度改變造成定標系統的輻射量值改變時,可以通過非接觸測溫,準確得到改變后的定標系統的輻射量值,提高了標定精度。
28、本發明的其他特征和優點將在隨后的說明書中闡述,并且,部分的從說明書中變得顯而易見,或者通過實施本發明而了解。本發明的目的和其他優點可通過在所寫的說明書以及附圖中所特別指出的結構來實現和獲得。
1.一種實時測溫的紅外定標系統,其特征在于,所述紅外定標系統包括:紅外定標光源、采集模塊(8)、控制系統(9)、供電模塊(10);
2.根據權利要求1所述的一種實時測溫的紅外定標系統,其特征在于,所述輻射面(1)靠近出射口(3)的一面為正輻射面,所述輻射面(1)背離出射口(3)的一面為反輻射面,所述正輻射面、反輻射面均可進行有效輻射;
3.根據權利要求2所述的一種實時測溫的紅外定標系統,其特征在于,同樣溫度下,所述正輻射面、反輻射面上各位置的紅外輻射量相同。
4.根據權利要求2所述的一種實時測溫的紅外定標系統,其特征在于,所述輻射面(1)的厚度為0.35mm-0.5mm。
5.根據權利要求2所述的一種實時測溫的紅外定標系統,其特征在于,所述第一輻射面基底(12)為單晶硅、藍寶石、氧化鋯中的一種。
6.根據權利要求2所述的一種實時測溫的紅外定標系統,其特征在于,所述第一輻射層(15)和第二輻射層(18)的材料為炭黑、鉑黑、碳納米管中的一種。
7.根據權利要求2所述的一種實時測溫的紅外定標系統,其特征在于,所述第一加熱層(13)和第二加熱層(16)的材料為鉑。
8.根據權利要求1所述的一種實時測溫的紅外定標系統,其特征在于,所述支撐結構(4)上設置通孔,導線穿過通孔將供電接口(5)與輻射面(1)相連。
9.根據權利要求1所述的一種實時測溫的紅外定標系統,其特征在于,所述支撐結構(4)采用可耐高溫的陶瓷材料。
10.一種紅外載荷的在軌輻射標定方法,采用權利要求1-9任一項所述的實時測溫的紅外定標系統,所述在軌輻射標定方法包括: