一種紅外透波窗口輻射傳輸特性測量平臺的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明提出的一種紅外透波窗口輻射傳輸特性測量平臺，主要應用在紅外探測技 術領域，特別是明顯高于室溫的紅外透波窗口輻射傳輸特性測量。
【背景技術】
[0002] 紅外探測技術具有全天時被動工作、探測距離遠、分辨率高、體積小功耗低等特 點，廣泛應用于測繪、遙感、軍事等無人機光電探測系統。為了保證紅外探測系統的安全和 正常工作，需要安裝紅外透波窗口。凡溫度高于零K的物體均向外發射紅外輻射，這為紅外 探測技術的應用提供了基礎條件，但是保護紅外探測系統本身免于破壞的紅外透波窗口也 具備輻射傳輸特性，將影響了紅外探測系統的性能。攜帶紅外探測系統的無人飛行器在大 氣層高超音速飛行狀態時，出現強烈的氣動加熱使紅外透波窗口的溫度上升。高溫紅外透 波窗口不僅對遠處目標的紅外輻射形成衰減，導致目標探測信噪比降低，還產生強烈自身 熱輻射，極易導致紅外探測器飽和，使其不能分辨來自目標的信號，降低紅外探測系統的性 能，甚至使其失效，制約了紅外成像探測技術在高超音速領域的廣泛應用。一些研究表明， 紅外透波窗口的溫度越高，對紅外探測系統性能的影響約嚴重。因此，準確獲取高溫狀態的 紅外透波窗口透過率和自身熱輻射等輻射傳輸特性參數，在評估紅外透波窗口對紅外探測 系統性能的影響中變得尤為重要。
[0003]目前，公開報道的紅外透波窗口輻射傳輸特性測量主要是常溫狀態測量，對應的 測量平臺主要由紅外測量儀、面源黑體以及數據記錄儀等組成，紅外透波窗口處于紅外測 量儀、面源黑體之間，測量有、無紅外透波窗口兩種狀態的面源黑體紅外輻射，兩者之比即 為透過率，進而分析衰減系數，計算自身熱輻射。由于常溫狀態下，紅外透波窗口溫度較為 穩定，且自身熱輻射小，滿足自身熱輻射為零的假設，這種測量平臺可獲得準確的結果，但 是用于測量高溫狀態測量時，紅外透波窗口自身熱輻射迅速增強，自身熱輻射為零的假設 不成立，這將帶來極大的試驗誤差，所以，現有測量平臺不能測量出高溫狀態下的紅外透波 窗口透過率，更不能測量出高溫狀態下的紅外透波窗口自身熱輻射。
【發明內容】
[0004] 本發明要解決的技術問題為：針對紅外窗口熱輻射評估面臨的紅外窗口材料熱輻 射特性參數缺乏問題，發明了一種紅外透波窗口輻射傳輸特性測量平臺，用于測量高溫狀 態下紅外透波窗口的透過率和自身熱輻射等輻射傳輸特性。
[0005] 本發明的技術方案為：
[0006] -種紅外透波窗口輻射傳輸特性測量平臺，包括支撐平臺、保溫裝置、紅外測量 儀、面源黑體、數據記錄儀和平臺狀態控制器；
[0007] 保溫裝置、紅外測量儀、面源黑體安裝于支撐平臺上；
[0008] 保溫裝置為箱體，箱體兩端開設小孔，保溫裝置內有紅外透波窗口的安裝接口，隔 離紅外透波窗口與外界環境的直接熱交換；
[0009] 紅外測量儀在保溫裝置外一側，通過保溫裝置箱體上的小孔測量面源黑體的紅外 輻射或其穿透紅外透波窗口的紅外輻射；
[0010] 面源黑體位于與紅外測量儀相對的保溫裝置的另一側，通過保溫裝置箱體上的小 孔向紅外透波窗口或紅外測量儀發射紅外輻射；
[0011] 紅外測量儀的探測視線、面源黑體輻射面中心的法線、保溫裝置兩端小孔的中心 連線三者重合；
[0012] 數據記錄儀用于記錄實驗參數和測量結果，實驗參數包括面源黑體的溫度Tb和紅 外透窗口的溫度T，測量結果包括紅外測量儀測量的在響應波段AA的紅外輻射La ^,和 透過紅外透波窗口的面源黑體紅外輻射La ^ tot;
[0013] 平臺狀態控制器用于：
[0014] 控制紅外透波窗口的溫度T和面源黑體溫度Tb;從數據記錄儀獲取數據；進行 線性擬合，計算紅外透波窗口在測量要求溫度T、波段AA的輻射傳輸特性，包括透過率 4，:她和自身熱輻射1^派，擬合公式為：
[0016] 其中，LAA>4PLAA,tot為在不同面源黑體溫度Tb下的測量數據。
[0017] 所述保溫裝置的箱體采用絕熱材料制成。
[0018] 所述保溫裝置的箱體內表面鍍金屬薄膜或鋪設拋光金屬箱。
[0019] 所述紅外測量儀采用紅外輻射計或紅外光譜儀或紅外熱像儀或紅外光譜成像儀。
[0020] 本發明與現有技術相比的優點在于：
[0021] (1)平臺狀態控制器的線性擬合算法沒有采用紅外透波窗口自身熱輻射為零的假 設，使該平臺可以用于紅外透波窗口高溫狀態測量。
[0022] (2)本測量平臺增加紅外保溫裝置，測量過程中紅外窗口溫度下降緩慢，提高了高 溫狀態測量結果的精度。
[0023] (3)本測量平臺可用于測量高溫狀態的紅外透波窗口輻射傳輸特性，不僅僅是透 過率，還有自身熱輻射。
【附圖說明】
[0024] 圖1為本發明的紅外透波窗口輻射傳輸特性測量平臺的結構示意圖。
[0025] 圖2為本發明的紅外透波窗口輻射傳輸特性測量平臺的使用方法流程圖。
[0026] 圖3為本發明實施例中藍寶石紅外透波窗口測量數據線性擬合。
[0027] 圖4為本發明實施例中藍寶石紅外透波窗口的透過率示意圖。
[0028] 圖5為本發明實施例中藍寶石材料紅外透波窗口的自身熱輻射示意圖。
【具體實施方式】
[0029] 本發明提供了一種紅外透波窗口輻射傳輸特性測量平臺。
[0030] 參見圖1，本發明的一種紅外透波窗口輻射傳輸特性測量平臺，包括支撐平臺、保 溫裝置、紅外測量儀、面源黑體、數據記錄儀和平臺狀態控制器。
[0031] 1)支撐平臺。提供各個組件的安裝平臺。
[0032] 2)保溫裝置安裝在支撐平臺上，采用箱體結構，內部提供紅紅外透波窗口的安裝， 隔離紅外透波窗口與外界環境的直接熱交換，減少對流方式引起的熱量損失，同時箱體采 用絕熱材料制成，減弱導熱方式引起的熱量損失，減緩紅外透波窗口的溫度下降速度，提高 紅外透波窗口輻射傳輸特性測量精度。
[0033] 保溫裝置箱體內表面鍍金屬薄膜或鋪設拋光金屬箱，并在兩端與測量光路交匯處 開孔，在滿足測量要求的前提下盡可能縮小開孔的直徑，并加大兩個孔的間距，減低高溫紅 外透波窗口和外界環境、箱體內壁之間的輻射熱交換，減少輻射方式引起的熱量損失，減緩 紅外透波窗口的溫度下降速度，提高紅外透波窗口輻射傳輸特性測量精度。
[0034] 3)紅外測量儀，設置在保溫裝置箱體上兩側小孔中心控制的光路上，探測視線與 光路重合，通過保溫裝置箱體上的小孔測量面源黑體的紅外輻射或其穿透紅外透波窗