低溫紅外目標源系統(tǒng)的設計與分析.pdf

1、低溫紅外目標源系統(tǒng)是對紅外探測器的線性響應度和非均勻性進行標定和校正的關鍵設備。應用于空間探測紅外光學系統(tǒng)中的紅外探測器在發(fā)射和工作過程中需要經(jīng)歷嚴酷的空間環(huán)境，因而需要其具有更高的分辨能力、線性度、靈敏度、響應度、均勻性和更寬的動態(tài)范圍。目前，國內(nèi)對低溫紅外探測器的研制和開發(fā)水平與國外有很大差距，國外的技術限制使得空間探測和軍事武器的研制遇到了技術瓶頸，因而對于低溫紅外目標源的研制顯得尤為迫切。作為低溫紅外探測器標定和校正實驗的關鍵設

2、備，低溫紅外目標源需要具有較寬的溫度變化范圍，在較大的面源區(qū)域里具有更穩(wěn)定和均勻的溫度場，較高的控溫精度及較快的變溫速率等優(yōu)異的性能。
　　本文根據(jù)有關紅外光學、傳熱學、低溫及真空技術原理對低溫紅外目標源系統(tǒng)的溫度均勻性、穩(wěn)定性、發(fā)射率、控溫速率、控溫精度等性能進行分析。主要對低溫目標源的關鍵結構、測溫控溫系統(tǒng)、雜散光影響等進行設計、分析和較為系統(tǒng)的研究。
　　本文首先通過對透射式結構和反射式結構比較和分析，確定了低溫黑體輻

3、射源系統(tǒng)—控溫系統(tǒng)—真空系統(tǒng)組合的透射式整體結構方案。在此基礎上，對于該設備的關鍵系統(tǒng)——低溫黑體輻射源系統(tǒng)，本論文設計了四種制冷結構，并在制冷條件下對這四種結構的黑體溫度場的均勻性以及制冷效率進行了分析和對比。最后對制冷效果最好的腔內(nèi)凹槽式結構的升溫功率和溫度場分布進行了計算和分析。結果表明，該結構設計合理，各項指標均能達到指標要求。
　　本文分析了數(shù)字PID控溫技術，并分別從硬件和軟件兩個方面對所設計的低溫紅外目標源的控溫系統(tǒng)

4、進行了設計。首先，對基于PLC控溫系統(tǒng)的總體結構進行了詳細設計，分析了本控溫系統(tǒng)控溫原理；其次，基于上述設計和分析對控溫電路的器件進行了選擇和端口分配；最后，本文給出了控溫系統(tǒng)的電氣設計，并設計了控溫系統(tǒng)的主程序流程圖和子程序流程圖。
　　本文闡述了雜散光的分析方法，并對低溫目標源的雜散光影響進行了研究。應用光線追跡法，對紅外探測器接收到的實際輻射和理想輻射進行了計算和對比，并最終以輻射校正表的形式對部分溫度點的輻射溫度進行了校正