專利名稱：弱光探測儀及其標校系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及光學探測領域，尤其涉及一種弱光探測儀及其標校系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著航天技術(shù)的發(fā)展，在環(huán)繞地球的空間中出現(xiàn)了越來越多的各種用途的空間目 標衛(wèi)星，運動在各種各樣的軌道上?？臻g人造衛(wèi)星也越來越多，為了實現(xiàn)對空間目標的有效 監(jiān)管與識別，需要對空間目標的亮度、運動軌道、幾何特征等目標特性等進行測量。夜空中繁星滿布，有明亮的也有暗淡的。為了方便形容他們的光度，天文學家創(chuàng)立 了星等用來表示星體光度。人們?yōu)榱藙澐中切堑拿靼党潭?，天文學家經(jīng)過深入研究制定了 一種標準星等系統(tǒng)給出了夜空中每顆星的標準星等值。衛(wèi)星星等是表示該衛(wèi)星星體亮度的相對度量，它是衛(wèi)星的一項重要參數(shù)，是必須 考核的技術(shù)指標，對其進行精確測量不管是在天文、航空、航天、航海還是在現(xiàn)代戰(zhàn)爭等方 面都具有極其重要的意義。星等的測量即為光度測量，光度測量是指測量來自有限波段范圍內(nèi)的輻射流，傳 統(tǒng)標校手段主要采用光度計法，參見圖1，具體方法和結(jié)構(gòu)如下在星模擬器上安裝星點，以模擬無窮遠星點目標，調(diào)整星模擬器光源亮度及中性 濾光片數(shù)量，同時用光電照度計監(jiān)視星模擬器出射的光束照度，當光電照度計輸出照度值 達到所模擬的等星照度值時，保持其它條件不變，去掉光電照度計，用相機對準星模擬器模 擬的星點目標進行拍攝，最后對拍攝圖像進行分析處理得出相機的探測能力。隨著現(xiàn)代戰(zhàn)爭的發(fā)展，空間將是未來戰(zhàn)爭中新的戰(zhàn)爭疆域和制高點，發(fā)展天基空 間目標監(jiān)視技術(shù)是增強我國空間威懾力量，是保障我軍在未來天地一體化戰(zhàn)爭、特別是空 間攻防與對抗中占據(jù)優(yōu)勢地位的關(guān)鍵。因此對天基空間目標監(jiān)視相機的探測能力也相應提 出了更高的要求，探測能力高達+14mv等星，照度相對于6.7Χ10_"1Χ。盡管采用光電照度 計法可對相機探測能力進行標校，但與此同時，該方法存在一個明顯的缺點經(jīng)調(diào)研目前國 內(nèi)市場上研制的光電照度計最低探測能力只能達到10_91χ，其照度相當于目視+8mv等星的 照度值。采用傳統(tǒng)的光電照度計法不能滿足對星模擬器模擬的+14mv等星甚至更高星等的 光照度定量標校，因此不能明確給出星模擬器模擬的星等值，也就不能明確給出相機的探 測能力。目前國內(nèi)對如此低照度的探測以及標定還是一片空白，必須探索新的測試標校方 法。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決背景技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種探測能力強、系統(tǒng) 穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡單的弱光探測儀及其標校系統(tǒng)。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是本發(fā)明提供了一種弱光探測儀，其特殊之處在于所 述弱光探測儀包括天文望遠鏡以及與其電性相連的CCD探測器。上述CXD探測器是高量子效率以及暗噪聲小的CXD探測器。
上述CXD探測器是暗噪聲不高于0. 008e-/p/sec、動態(tài)范圍不低于8位、量子效率 不小于90%、分辨率不低于1024X 1024的CXD探測器。上述天文望遠鏡是口徑不小于300mm、角分辨率不低于0. 38"以及可探測極限星 等不低于+14. 2mv的天文望遠鏡。一種基于弱光探測儀的弱光探測標校系統(tǒng)，其特殊之處在于所述弱光探測標校 系統(tǒng)包括光源、星模擬裝置以及弱光探測儀；所述光源、星模擬裝置以及弱光探測儀依次置 于同一光路上。上述衰減片置于光源和星模擬裝置之間。上述星模擬裝置是星模擬器或平行光管。上述弱光探測標校系統(tǒng)還包括用于調(diào)整被測相機入瞳位置的調(diào)整架。上述光源是點光源或普通性一般光源。本發(fā)明的優(yōu)點是1、探測能力強。本發(fā)明利用天文望遠鏡的高探測能力而進行設計，所開發(fā)的弱光 探測儀以及標校系統(tǒng)，因不同參數(shù)的天文望遠鏡其探測能力不同，一般可以達到十幾等星 甚至更高，可以很好的解決弱光探測以及標定的問題。2、系統(tǒng)穩(wěn)定。本發(fā)明將天文望遠鏡替換現(xiàn)有技術(shù)中的光電照度計而形成的標校系 統(tǒng)，由于天文望遠鏡其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，加之與星模擬器的相互配合，可以更好的對弱光進 行標校，相對于光電照度計的標校系統(tǒng)而言，其系統(tǒng)穩(wěn)定。3、結(jié)構(gòu)簡單。本發(fā)明就是將原有的光電照度計用天文望遠鏡和CXD所代替，結(jié)構(gòu) 相當簡單，而且使用尤其方便。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)中標校系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明所提供的弱光探測儀結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明所提供的弱光探測儀標校系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式參見圖2，本發(fā)明提供了一種弱光探測儀，該弱光探測儀包括天文望遠鏡1以及與 其電性相連的CCD探測器2。該CCD探測器2是暗噪聲不高于0. 008e-/p/sec、動態(tài)范圍不 低于8位、量子效率不小于90%、分辨率不低于1024x1024的CXD探測器，其可以采用深度 熱電空氣制冷，并且無需液體輔助，制冷溫度可以達到-70°C的高量子效率、暗噪聲要小的 C⑶探測器。天文望遠鏡1是口徑不小于300mm、角分辨率不低于0.38"、可探測極限星等 不低于+14. 2mv的天文望遠鏡。當然口徑越大所能探測的星等就越高，50mm 口徑的天文望 遠鏡可探測極限星等+10. 3mv, 500mm 口徑的天文望遠鏡可探測極限星等+15. 3mv，只要能 滿足探測要求的天文望遠鏡都可以來實現(xiàn)本發(fā)明目標。本發(fā)明在提供弱光探測儀的同時，還提供了一種基于弱光探測儀而制成的弱光探 測標校系統(tǒng)，該弱光探測標校系統(tǒng)包括光源5、衰減片4、星模擬裝置3，該星模擬裝置可以 是星模擬器或平行光管等類似儀器，只要能實現(xiàn)模擬星光的目的即可，除此之外，該弱光探 測標校系統(tǒng)還包括弱光探測儀；光源5、星模擬裝置3以及弱光探測儀依次置于同一光路上，弱光探測儀中的CCD探測器2和控制計算機7相連，以便分析計算得出精確的星等參 數(shù)。衰減片4置于光源5和星模擬裝置3之間。同時，該弱光探測標校系統(tǒng)還包括調(diào)整架 6，被測相機置于調(diào)整架6上，該調(diào)整架6用于調(diào)整被測相機的入瞳位置。調(diào)整架用于調(diào)整 被測相機位置，保證相機與星模擬器同軸。由于弱光探測儀(由望遠鏡、CCD、望遠鏡支架組 成)中有望遠鏡支架，使用它可以完成對望遠鏡安裝位置的調(diào)整。光源5可以是點光源或普通性的一般光源都可以實現(xiàn)本發(fā)明目的。本發(fā)明在工作時首先在天文望遠鏡1上配裝高靈敏度、低噪聲、制冷型星敏CXD探測器2，構(gòu)成弱光 探測儀；其次，對該弱光探測儀進行定標夜空中繁星滿布，有明亮的也有暗淡的。為了方 便形容他們的光度，天文學家創(chuàng)立了星等用來表示星體光度。人們?yōu)榱藙澐中切堑拿靼党?度，天文學家經(jīng)過深入研究制定了一種標準星等系統(tǒng)給出了夜空中每顆星的標準星等值， 則利用每顆星的標準星等值對此探測系統(tǒng)進行標校。用天文望遠鏡對夜晚中星體進行拍 攝，對拍攝圖形進行閾值壓制背景噪聲處理，得出星體在CCD探測器2上成像的灰度值與 星體星等之間的關(guān)系并建立相應的星體數(shù)據(jù)庫對應表，也就是建立一個標準曲線，也就是 以星等量級為縱坐標和星體在CXD探測器2上成像的灰度值為橫縱坐標，建立一個對應關(guān) 系表或者標準曲線，以后可以根據(jù)星體在CCD探測器2上成像的灰度值而反查出該星等量 級；最后，將已經(jīng)定標的弱光探測儀與星模擬裝置3和光源5組合，形成新一代的弱光 探測標定系統(tǒng)，當光源通過衰減片4后，通過星模擬裝置形成模擬星光，利用定標之后的弱 光探測儀對星模擬器模擬的星光進行探測，然后通過CCD探測器2輸出給控制計算機7，控 制計算機7通過在前面所建立的標準曲線的兩個坐標就可以精確給出星模擬器模擬的星
等量級。此時，去掉探測系統(tǒng)改用被測相機對模擬光束進行探測，就可以反算出相機的探 測能力。
權(quán)利要求
一種弱光探測儀，其特征在于所述弱光探測儀包括天文望遠鏡以及與其電性相連的CCD探測器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的弱光探測儀，其特征在于所述CCD探測器是高量子效率以 及暗噪聲小的CCD探測器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的弱光探測儀，其特征在于所述CCD探測器是暗噪聲不高于 0. 008e-/p/sec、動態(tài)范圍不低于8位、量子效率不小于90%、分辨率不低于1024X 1024的 CXD探測器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的弱光探測儀，其特征在于所述天文望遠鏡是口徑 不小于300mm、角分辨率不低于0. 38"以及可探測極限星等不低于+14. 2mv的天文望遠鏡。
5.一種基于權(quán)利要求1所述的弱光探測儀的弱光探測標校系統(tǒng)，其特征在于所述弱 光探測標校系統(tǒng)包括光源、星模擬裝置以及弱光探測儀；所述光源、星模擬裝置以及弱光探 測儀依次置于同一光路上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的弱光探測標校系統(tǒng)，其特征在于所述弱光探測標校系統(tǒng)還 包括衰減片，所述衰減片置于光源和星模擬裝置之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的弱光探測標校系統(tǒng)，其特征在于所述星模擬裝置是星 模擬器或平行光管。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的弱光探測標校系統(tǒng)，其特征在于所述弱光探測標校系統(tǒng)還 包括用于調(diào)整被測相機入瞳位置的調(diào)整架。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的弱光探測標校系統(tǒng)，其特征在于所述光源是點光源或普通 性的一般光源。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種弱光探測儀及其標校系統(tǒng)，該弱光探測儀包括天文望遠鏡以及與其電性相連的CCD探測器，本發(fā)明提供了一種探測能力強、系統(tǒng)穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡單的弱光探測儀及其標校系統(tǒng)。
文檔編號G01J1/02GK101936772SQ20091002312
公開日2011年1月5日 申請日期2009年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月30日
發(fā)明者張周鋒, 潘亮, 袁稥蘭, 賽建剛, 趙建科 申請人:中國科學院西安光學精密機械研究所