低溫紅外目標源系統(tǒng)的設(shè)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(yīng)度和非均勻性進行標定和校正的關(guān)鍵設(shè)備。應(yīng)用于空間探測紅外光學(xué)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(yīng)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(shù)限制使得空間探測和軍事武器的研制遇到了技術(shù)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(guān)鍵設(shè)

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(guān)紅外光學(xué)、傳熱學(xué)、低溫及真空技術(shù)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(guān)鍵結(jié)構(gòu)、測溫控溫系統(tǒng)、雜散光影響等進行設(shè)計、分析和較為系統(tǒng)的研究。
　　本文首先通過對透射式結(jié)構(gòu)和反射式結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)方案。在此基礎(chǔ)上，對于該設(shè)備的關(guān)鍵系統(tǒng)——低溫黑體輻射源系統(tǒng)，本論文設(shè)計了四種制冷結(jié)構(gòu)，并在制冷條件下對這四種結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的升溫功率和溫度場分布進行了計算和分析。結(jié)果表明，該結(jié)構(gòu)設(shè)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(shù)，并分別從硬件和軟件兩個方面對所設(shè)計的低溫紅外目標源的控溫系統(tǒng)

4、進行了設(shè)計。首先，對基于PLC控溫系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)進行了詳細設(shè)計，分析了本控溫系統(tǒng)控溫原理；其次，基于上述設(shè)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(shè)計，并設(shè)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(yīng)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