专利汇可以提供红外光学系统光谱透过率测试装置及方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且为解决红外光学系统 光谱 透过率的测试问题,本 发明 提供了一种红外光学系统光谱透过率测试装置及方法。其中,测试装置包括依次设置的面源 黑体 、滤光片轮、斩波器、目标板、红外热像仪、 锁 相 放大器 ;还包括装载有测控及计算 软件 的计算机;目标板和红外热像仪之间预留有放置被测红外光学系统的空间;面源黑体、滤光片轮及 锁相放大器 均与计算机相连;红外热像仪为锁相放大器提供调制 信号 ;斩波器为锁相放大器提供参考信号;面源黑体、滤光片轮和目标板构成 温度 和光谱可调的红外目标模拟装置,为被测红外光学系统提供成像目标;测控及计算软件用于控制和监测面源黑体的温度、控制和监测滤光片轮,以及根据采集的数据计算被测红外光学系统的光谱透过率。,下面是红外光学系统光谱透过率测试装置及方法专利的具体信息内容。
1.红外光学系统光谱透过率测试装置,其特征在于:包括依次设置的面源黑体(1)、滤光片轮(2)、斩波器(3)、目标板(4)、红外热像仪(6)、锁相放大器(7);还包括装载有测控及计算软件(9)的计算机(8);
目标板(4)和红外热像仪(6)之间预留有放置被测红外光学系统(5)的空间;
面源黑体(1)、滤光片轮(2)及锁相放大器(7)均与计算机(8)相连;
红外热像仪(6)与锁相放大器(7)相连,为锁相放大器(7)提供调制信号;斩波器(3)与锁相放大器(7)相连,为锁相放大器(7)提供参考信号;
面源黑体(1)、滤光片轮(2)和目标板(4)构成温度和光谱可调的红外目标模拟装置,为被测红外光学系统(5)提供成像目标;
测控及计算软件(9)用于控制和监测面源黑体(1)的温度、控制和监测滤光片轮(2),以及根据采集的数据计算被测红外光学系统(5)的光谱透过率。
2.根据权利要求1所述的红外光学系统光谱透过率测试装置,其特征在于:面源黑体(1)的有效辐射口径应保证所述红外目标模拟装置产生的模拟红外目标直接被红外热像仪(6)成像为大于5×5像元的面目标,以及保证所述红外目标模拟装置产生的模拟红外目标依次经被测红外光学系统(5)和红外热像仪(6)后,成像为大于5×5像元的面目标。
3.根据权利要求2所述的红外光学系统光谱透过率测试装置,其特征在于:目标板(4)的尺寸应保证所述红外目标模拟装置产生的模拟红外目标直接被红外热像仪(6)成像为大于5×5像元的面目标,以及保证所述红外目标模拟装置产生的模拟红外目标依次经被测红外光学系统(5)和红外热像仪(6)后,成像为大于5×5像元的面目标。
4.根据权利要求1或2或3所述的红外光学系统光谱透过率测试装置,其特征在于:滤光片轮(2)上安装有多个窄带红外滤光元件,多个窄带红外滤光元件通过计算机(8)控制滤光片轮(2)旋转进行切换。
5.根据权利要求4所述的红外光学系统光谱透过率测试装置,其特征在于:面源黑体(1)的精度至少为0.1℃。
6.利用权利要求1-5任一所述的红外光学系统光谱透过率测试装置测试红外光学系统光谱透过率的方法,其特征在于,包括以下步骤:
第一步:测试红外热像仪(6)对经被测红外光学系统(5)传输后的面源黑体(1 )响应的斜率;
1.1]将被测红外光学系统(5)放置在目标板(4)和红外热像仪(6)之间,调整使得被测红外光学系统(5)的焦面至目标板(4)处,被测红外光学系统(5)的视场中心与目标板(4)的中心重合;
1.2]根据被测红外光学系统(5)的工作谱段λs~λe,确定测试的光谱取样点总数量N,则第i个光谱取样点波长λi按下式计算:
其中,λs为被测红外光学系统(5)工作谱段的起始波长,λe为被测红外光学系统(5)工作谱段的终止波长,N≥10;
1.3]确定测试中面源黑体(1)的温度范围Ts~Te,要求面源黑体(1)的温度在Ts~Te范围时红外热像仪(6)处于线性工作区,测试中的温度取样点总数量记为M,则第j个温度取样点温度Tj按下式计算:
其中,Ts为测试中设置的面源黑体(1)的最低温度,Te为测试中设置的面源黑体(1)的最高温度,M≥6;
1.4]通过测控及计算软件(9)设置面源黑体(1)的温度为T1,滤光片轮(2)的工作滤光片中心波长为λ1,整个测试中固定红外热像仪(6)的增益和偏置,输入当前工作滤光片的半高宽FWHM1,待面源黑体(1)温度稳定后,采集红外热像仪(6)的图像,选取并计算目标区域平均灰度值,记为DN1,1;
1.5]按下式计算目标板(4)的辐射亮度L1,1:
其中,L1,1为波长λ1、温度T1下,目标板(4)的辐射亮度;ε为面源黑体(1)的发射率;π为圆周率;C1、C2分别为第一辐射常数、第二辐射常数;
1.6]固定滤光片轮(2)的工作滤光片中心波长为λ1不变,通过测控及计算软件(9)设置面源黑体(1)的温度为下一个测试温度点Tb,待面源黑体(1)温度稳定后,采集红外热像仪(6)的图像,选取并计算目标区域平均灰度值,记为DN1,b;
1.7]按下式计算波长λ1下、测试温度点Tb时,目标板(4)的辐射亮度L1,b:
1.8]重复步骤1.6]-1.7],可以得到波长λ1下,面源黑体(1)工作在所有测试温度Tj下的目标区域平均灰度值DN1,j和目标板(4)的辐射亮度L1,j,j取1,2,…,M;
1.9]以步骤1.8]所得目标板(4)的辐射亮度L1,j为横坐标,以目标区域平均灰度值DN1,j为纵坐标,进行线性拟合,拟合所得直线的斜率记为k1;
1.10]按照步骤1.4]~步骤1.9]的方法,获取到滤光片轮(2)的工作滤光片中心波长为所有取样光谱点波长λi,面源黑体(1)的温度为所有测试点温度Tj,对应的目标板(4)的辐射亮度Li,j、目标区域平均灰度值DNi,j及拟合所得直线的斜率ki;j取1,2,…,M;
第二步:测试红外热像仪(6)对面源黑体(5)响应的斜率;
2.1]移去被测红外光学系统(5),按照步骤1.10]的方法,得到目标区域平均灰度值DN′i,j;
2.2]利用前述步骤获得的目标板(4)的辐射亮度Li,j和目标区域平均灰度值DN′i,j,以同一波长下不同温度下目标板(4)的辐射亮度Li,j为横坐标,以同一波长下不同温度下目标区域平均灰度值DN′i,j为纵坐标进行线性拟合,拟合所得直线的斜率记为k′i;
第三步:根据前两步所得斜率,计算被测红外光学系统(5)的光谱透过率。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述第三步具体为:
3.1]按下式计算各取样中心波长λi下被测红外光学系统(5)的透过率τi:
3.2]以取样中心波长λi为横坐标,以该波长下被测红外光学系统的透过率τi为纵坐标,在直角坐标系下绘制曲线,得到被测红外光学系统的光谱透过率曲线。
8.根据权利要求6-7任一所述的方法,其特征在于:第一步和第二步顺序可互换。
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