一種近紅外探測(cè)器均勻性測(cè)試系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種近紅外探測(cè)器均勻性測(cè)試系統(tǒng)，包括容納待測(cè)近紅外探測(cè)器的避光箱，設(shè)置在避光箱前端開(kāi)口處設(shè)置積分球，避光箱內(nèi)設(shè)有位于積分球向待測(cè)近紅外探測(cè)器的出射光路上的冷屏，避光箱內(nèi)還設(shè)有支撐待測(cè)近紅外探測(cè)器和冷屏的熱交換器、支撐熱交換器的升降臺(tái)，避光箱外設(shè)有循環(huán)液體制冷機(jī)、充氮?dú)庠O(shè)備，循環(huán)液體制冷機(jī)與熱交換器連接形成循環(huán)管路，充氮?dú)庠O(shè)備通過(guò)管路向避光箱內(nèi)通入氮?dú)?。本發(fā)明為近紅外探測(cè)器均勻性測(cè)試提供了穩(wěn)定的低溫、低背景輻射和干燥的測(cè)試環(huán)境和測(cè)試狀態(tài)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種近紅外探測(cè)器均勻性測(cè)試系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及光學(xué)系統(tǒng)測(cè)試領(lǐng)域，具體是一種近紅外探測(cè)器均勻性測(cè)試系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]近紅外探測(cè)器均勻性測(cè)試是指在相同光照條件下，由于像元間存在響應(yīng)、噪聲水平和量子效率等方面的差異，各像元輸出信號(hào)不一致性的測(cè)試。近紅外探測(cè)器均勻性測(cè)試為近紅外探測(cè)器標(biāo)定以及光電類(lèi)儀器的圖像質(zhì)量提供了重要依據(jù)。隨著光電儀器設(shè)備和用戶對(duì)圖像質(zhì)量要求的提高，迫切需要對(duì)近紅外探測(cè)器進(jìn)行高精度和高穩(wěn)定度的均勻性測(cè)試，以滿足后續(xù)圖像的處理和校正。
[0003]近紅外探測(cè)器的暗電流水平與工作溫度直接相關(guān)，工作溫度越低其暗電流水平越低，因此對(duì)近紅外探測(cè)器的均勻性測(cè)試也應(yīng)保證其工作在一定的低溫環(huán)境下；同時(shí)，近紅外探測(cè)器低溫的工作溫度與測(cè)試環(huán)境之間溫差會(huì)使其表面結(jié)露結(jié)霜;其測(cè)試光源選擇通用的積分球，然而積分球大角度出射光會(huì)在測(cè)試避光箱內(nèi)多次反射形成非正常光路的雜散光，導(dǎo)致近紅外探測(cè)器均勻性測(cè)試精度受到影響；由于近紅外探測(cè)器在室溫條件下的受背景輻射影響較大的特點(diǎn)，測(cè)試過(guò)程中需采取一定的措施進(jìn)行背景輻射的抑制;近紅外探測(cè)器均勻性測(cè)試需要對(duì)不同制冷溫度、不同積分時(shí)間內(nèi)的響應(yīng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，其持續(xù)工作時(shí)間較長(zhǎng)，需要穩(wěn)定的低溫工作環(huán)境。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種近紅外探測(cè)器均勻性測(cè)試系統(tǒng)，以滿足近紅外探測(cè)器測(cè)試時(shí)提出的穩(wěn)定低溫條件、較低的背景輻射和干燥的測(cè)試環(huán)境等要求。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為:
[0006]—種近紅外探測(cè)器均勻性測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于:包括:
[0007]避光箱，作為容納待測(cè)近紅外探測(cè)器的避光容器；
[0008]積分球，設(shè)置在避光箱前端開(kāi)口處，積分球提供均勻面光源，出光口將測(cè)試光導(dǎo)入避光箱內(nèi)的待測(cè)近紅外探測(cè)器；
[0009]冷屏，設(shè)置在積分球向待測(cè)近紅外探測(cè)器的出射光路上；
[0010]熱交換器，支撐待測(cè)近紅外探測(cè)器和冷屏，并與近紅外探測(cè)器和冷屏進(jìn)行熱交換；
[0011]升降臺(tái)，支撐熱交換器，并帶動(dòng)熱交換器、待測(cè)近紅外探測(cè)器、冷屏整體上下升降，使積分球出射光路與待測(cè)近紅外探測(cè)器、冷屏處于同一高度；
[0012]循環(huán)液體制冷機(jī)，設(shè)置在避光箱外，循環(huán)液體制冷機(jī)通過(guò)管路與熱交換器連接形成循環(huán)管路；
[0013]充氮?dú)庠O(shè)備，設(shè)置在避光箱外，充氮?dú)庠O(shè)備通過(guò)管路向避光箱內(nèi)通入氮?dú)狻?br>[0014]所述的一種近紅外探測(cè)器均勻性測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于:避光箱上氮?dú)獬淙胛恢眯杩拷郎y(cè)近紅外探測(cè)器。
[0015]所述的一種近紅外探測(cè)器均勻性測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于:所述的積分球大角度視場(chǎng)光線入射至避光箱內(nèi)，多次反射使得非正常光入射至待測(cè)近紅外探測(cè)器，嚴(yán)重影響近紅外探測(cè)器均勻性測(cè)試的精度，避光箱采用發(fā)黑處理以降低避光箱內(nèi)表面反射率，使入射至待測(cè)紅外探測(cè)器的非正常光路產(chǎn)生的雜散光得到抑制。
[0016]所述的一種近紅外探測(cè)器均勻性測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于:所述的避光箱室溫條件下其輻射發(fā)射率^(T)接近黑體，由避光箱產(chǎn)生的輻射出射度Μ(λ，Τ)如下公式(I)所述，
[0017]Μ(λ，Τ) = εΑ(Τ)Μο(λ，Τ) (I)
[0018]其中，Μο(λ，Τ)為黑體輻射出射度，可知在待測(cè)近紅外探測(cè)器響應(yīng)波段內(nèi)的背景輻射會(huì)嚴(yán)重影響待測(cè)近紅外探測(cè)器均勻性測(cè)試的精度;所述的冷屏置于待測(cè)近紅外探測(cè)器和積分球之間，選用輻射發(fā)射率較小的材料，并與熱交換器相接觸進(jìn)行熱交換使得冷屏溫度遠(yuǎn)低于室溫，由維恩位移定律可知，當(dāng)黑體的溫度降低時(shí)，其光譜輻射峰值響應(yīng)對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)向長(zhǎng)波移動(dòng)，冷屏使得待測(cè)近紅外探測(cè)器響應(yīng)波段的背景輻射得到抑制。
[0019]所述的一種近紅外探測(cè)器均勻性測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于:所述的熱交換器采用熱傳導(dǎo)系數(shù)較大的材料且具有迷宮的形狀，側(cè)邊設(shè)有入口和出口；所述的熱交換器用O形橡膠圈對(duì)四周進(jìn)行密封，O形橡膠圈材料應(yīng)和循環(huán)液體制冷機(jī)內(nèi)液體無(wú)化學(xué)反應(yīng)。
[0020]所述的一種近紅外探測(cè)器均勻性測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于:所述的循環(huán)液體制冷機(jī)通過(guò)軟管，經(jīng)熱交換器入口和出口與之導(dǎo)通，所述的循環(huán)液體制冷機(jī)內(nèi)液體可添加無(wú)水乙醇，無(wú)水乙醇在熱交換器的迷宮、軟管和循環(huán)液體制冷機(jī)內(nèi)循環(huán)流動(dòng)，對(duì)冷屏和近紅外探測(cè)器進(jìn)行制冷。
[0021]所述的一種近紅外探測(cè)器均勻性測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于:所述的冷屏和熱交換器的接觸面上涂有導(dǎo)熱硅脂，提高熱交換器和冷屏之間的熱交換效率。
[0022]所述的一種近紅外探測(cè)器均勻性測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于:所述的充氮?dú)庠O(shè)備具有氣動(dòng)接口，并與避光箱充氣口連接;所述的充氮?dú)庠O(shè)備向避光箱內(nèi)沖入高純氮?dú)猓苊庥捎跍夭顚?dǎo)致測(cè)試過(guò)程中待測(cè)近紅外探測(cè)器結(jié)露結(jié)霜。
[0023]本發(fā)明采用發(fā)黑處理后的避光箱以降低內(nèi)表面反射率，使入射至紅外探測(cè)器的非正常光路產(chǎn)生的雜散光得到抑制，同時(shí)在積分球與近紅外探測(cè)器之間設(shè)置冷屏，并利用熱交換器和循環(huán)制冷機(jī)對(duì)近紅外探測(cè)器和冷屏制冷，降低測(cè)試環(huán)境中的背景輻射，保證了近紅外探測(cè)器均勻性測(cè)試的精度。采用充氮?dú)庠O(shè)備通過(guò)與避光箱充氣口連接，將高純氮?dú)鉀_入避光箱內(nèi)避免近紅外探測(cè)器工作過(guò)程中結(jié)露結(jié)霜。本發(fā)明為近紅外探測(cè)器均勻性測(cè)試提供了穩(wěn)定的低溫、低背景輻射和干燥的測(cè)試環(huán)境和測(cè)試狀態(tài)。
【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖2為熱交換器的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]如圖1、圖2所示，一種近紅外探測(cè)器均勻性測(cè)試系統(tǒng)，包括有積分球1、避光箱2、冷屏3、熱交換器4、近紅外探測(cè)器5、升降臺(tái)6、軟管7、循環(huán)液體制冷機(jī)8和充氮?dú)庠O(shè)備9。避光箱I內(nèi)沿光路依次布有冷屏3和近紅外探測(cè)器5，冷屏3和近紅外探測(cè)器5均置于熱交換器4上，熱交換器4安裝于升降臺(tái)6上高度可調(diào)，積分球I沿光路與冷屏3、近紅外探測(cè)器5處于同一高度，循環(huán)液體制冷機(jī)8和軟管7、充氮?dú)庠O(shè)備9處于避光箱2外部，循環(huán)液體制冷機(jī)8通過(guò)軟管7與熱交換器4的出口和入口 403連接，充氮?dú)庠O(shè)備9與避光箱充氣口 201連接。
[0027]本發(fā)明中:
[0028](I)積分球I置于避光箱2開(kāi)口處，開(kāi)啟積分球I，出射均勻光經(jīng)避光箱2入射至近紅外探測(cè)器5上；
[0029](2)積分球I大角度視場(chǎng)光線入射至避光箱2內(nèi)，多次反射使得非正常光入射至近紅外探測(cè)器5，嚴(yán)重影響近紅外探測(cè)器5均勻性測(cè)試的精度，將避光箱2發(fā)黑處理以降低內(nèi)表面反射率，使入射至紅外探測(cè)器5的非正常光路產(chǎn)生的雜散光得到抑制；
[0030](3)發(fā)黑處理的避光箱2室溫條件下其輻射發(fā)射率ελ(Τ)接近黑體，由避光箱2產(chǎn)生的輻射出射度Μ(λ，Τ)如下公式(I)所述，
[0031]Μ(λ，Τ) = ελ(Τ)Μ0(λ，Τ) (I)
[0032]其中，Μ0(λ，Τ)為黑體輻射出射度?？芍诮t外探測(cè)器5響應(yīng)波段內(nèi)的背景輻射會(huì)嚴(yán)重影響其均勻性測(cè)試的精度。冷屏3置于近紅外探測(cè)器5和積分球I之間，選用輻射發(fā)射率較小的材料(如黃銅)，并與熱交換器4相接觸進(jìn)行熱交換使得冷屏3和近紅外探測(cè)器5溫度遠(yuǎn)低于室溫，使得近紅外探測(cè)器5響應(yīng)波段的背景輻射得到抑制；
[0033](4)熱交換器4采用熱傳導(dǎo)系數(shù)較大的材料(如紫銅401)且具有迷宮404的形狀，側(cè)邊設(shè)有入口和出口 403;所述的熱交換器4用O形橡膠圈對(duì)四周密封槽402進(jìn)行密封，O形橡膠圈材料應(yīng)和循環(huán)液體制冷機(jī)8內(nèi)無(wú)水乙醇無(wú)化學(xué)反應(yīng)；
[0034](5)熱交換器4通過(guò)軟管7連接到循環(huán)液體制冷機(jī)8上，近紅外探測(cè)器5安裝在熱交換器4上，在循環(huán)液體制冷機(jī)8中加入無(wú)水乙醇，無(wú)水乙醇通過(guò)軟管7在熱交換器4和循環(huán)液體制冷機(jī)8之間循環(huán)流動(dòng)，近紅外探測(cè)器3工作時(shí)產(chǎn)生的熱量通過(guò)無(wú)水乙醇最后與循環(huán)液體制冷機(jī)8交換，可以降低近紅外探測(cè)器5工作時(shí)的環(huán)境溫度，熱交換器4和循環(huán)液體制冷機(jī)8為近紅外探測(cè)器5的測(cè)試提供了穩(wěn)定的低溫工作環(huán)境；
[0035](6)循環(huán)液體制冷機(jī)8通過(guò)軟管7，經(jīng)熱交換器4入口和出口 403與之導(dǎo)通，循環(huán)液體制冷機(jī)8內(nèi)液體可添加無(wú)水乙醇，無(wú)水乙醇在熱交換器4的迷宮404、軟管7和循環(huán)液體制冷機(jī)8內(nèi)循環(huán)流動(dòng)，對(duì)冷屏3和近紅外探測(cè)器5制冷；
[0036](7)冷屏3和熱交換器4的接觸面上涂有導(dǎo)熱硅脂，提高熱交換器4和冷屏3之間的熱交換效率；
[0037](8)充氮?dú)庠O(shè)備9具有氣動(dòng)接口，并與避光箱2充氣口 201連接，向避光箱2內(nèi)沖入高純氮?dú)?，避免由于溫差?dǎo)致測(cè)試過(guò)程中近紅外探測(cè)器5結(jié)露結(jié)霜。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種近紅外探測(cè)器均勻性測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于:包括: 避光箱，作為容納待測(cè)近紅外探測(cè)器的避光容器； 積分球，設(shè)置在避光箱前端開(kāi)口處，積分球提供均勻面光源，出光口將測(cè)試光導(dǎo)入避光箱內(nèi)的待測(cè)近紅外探測(cè)器； 冷屏，設(shè)置在積分球向待測(cè)近紅外探測(cè)器的出射光路上； 熱交換器，支撐待測(cè)近紅外探測(cè)器和冷屏，并與近紅外探測(cè)器和冷屏進(jìn)行熱交換； 升降臺(tái)，支撐熱交換器，并帶動(dòng)熱交換器、待測(cè)近紅外探測(cè)器、冷屏整體上下升降，使積分球出射光路與待測(cè)近紅外探測(cè)器、冷屏處于同一高度； 循環(huán)液體制冷機(jī)，設(shè)置在避光箱外，循環(huán)液體制冷機(jī)通過(guò)管路與熱交換器連接形成循環(huán)管路； 充氮?dú)庠O(shè)備，設(shè)置在避光箱外，充氮?dú)庠O(shè)備通過(guò)管路向避光箱內(nèi)通入氮?dú)狻?.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種近紅外探測(cè)器均勻性測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于:避光箱上氮?dú)獬淙胛恢眯杩拷郎y(cè)近紅外探測(cè)器。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種近紅外探測(cè)器均勻性測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于:所述的積分球大角度視場(chǎng)光線入射至避光箱內(nèi)，多次反射使得非正常光入射至待測(cè)近紅外探測(cè)器，嚴(yán)重影響近紅外探測(cè)器均勻性測(cè)試的精度，避光箱采用發(fā)黑處理以降低避光箱內(nèi)表面反射率，使入射至待測(cè)紅外探測(cè)器的非正常光路產(chǎn)生的雜散光得到抑制。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種近紅外探測(cè)器均勻性測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于:所述的避光箱室溫條件下其輻射發(fā)射率^(T)接近黑體，由避光箱產(chǎn)生的輻射出射度Μ(λ，Τ)如下公式(I)所述， Μ(λ，Τ) = ε 入(Τ)Μο(λ，Τ) (I) 其中，Μο(λ，Τ)為黑體輻射出射度，可知在待測(cè)近紅外探測(cè)器響應(yīng)波段內(nèi)的背景輻射會(huì)嚴(yán)重影響待測(cè)近紅外探測(cè)器均勻性測(cè)試的精度;所述的冷屏置于待測(cè)近紅外探測(cè)器和積分球之間，選用輻射發(fā)射率較小的材料，并與熱交換器相接觸進(jìn)行熱交換使得冷屏溫度遠(yuǎn)低于室溫，由維恩位移定律可知，當(dāng)黑體的溫度降低時(shí)，其光譜輻射峰值響應(yīng)對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)向長(zhǎng)波移動(dòng)，冷屏使得待測(cè)近紅外探測(cè)器響應(yīng)波段的背景輻射得到抑制。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種近紅外探測(cè)器均勻性測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于:所述的熱交換器采用熱傳導(dǎo)系數(shù)較大的材料且具有迷宮的形狀，側(cè)邊設(shè)有入口和出口；所述的熱交換器用O形橡膠圈對(duì)四周進(jìn)行密封，O形橡膠圈材料應(yīng)和循環(huán)液體制冷機(jī)內(nèi)液體無(wú)化學(xué)反應(yīng)。6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的一種近紅外探測(cè)器均勻性測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于:所述的循環(huán)液體制冷機(jī)通過(guò)軟管，經(jīng)熱交換器入口和出口與之導(dǎo)通，所述的循環(huán)液體制冷機(jī)內(nèi)液體可添加無(wú)水乙醇，無(wú)水乙醇在熱交換器的迷宮、軟管和循環(huán)液體制冷機(jī)內(nèi)循環(huán)流動(dòng)，對(duì)冷屏和近紅外探測(cè)器進(jìn)行制冷。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種近紅外探測(cè)器均勻性測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于:所述的冷屏和熱交換器的接觸面上涂有導(dǎo)熱硅脂，提高熱交換器和冷屏之間的熱交換效率。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種近紅外探測(cè)器均勻性測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于:所述的充氮?dú)庠O(shè)備具有氣動(dòng)接口，并與避光箱充氣口連接;所述的充氮?dú)庠O(shè)備向避光箱內(nèi)沖入高純氮?dú)?，避免由于溫差?dǎo)致測(cè)試過(guò)程中待測(cè)近紅外探測(cè)器結(jié)露結(jié)霜。
【文檔編號(hào)】G01J5/10GK105953927SQ201610136035
【公開(kāi)日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年3月10日
【發(fā)明人】徐標(biāo), 陳迪虎, 羅海燕, 李志偉, 熊偉, 崔珊珊
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院