УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРНО-ЧАСТОТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫХ ПРИБОРОВ Советский патент 1995 года по МПК G01J5/06 

Изобретение относится к технической оптике и может быть использовано для испытаний инфракрасных оптических приборов.

Известно устройство для измерения разрешающей способности (ОЭП) оптико-электронных приборов, которое содержит два излучателя, один из которых расположен под углом к мире, и полосовую зеркальную миру. Для того, чтобы отраженный и прошедший лучистые потоки были сопряжены, необходимо, чтобы мира располагалась перпендикулярно к результирующему излучению, при этом зеркальная поверхность миры должна иметь и некоторую диффузную отражательную составляющую, в результате чего возникают трудно учитываемые количественные потери рассеянного полосами миры излучения, что приводит к снижению точности измерения.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения разрешающей способности инфракрасных оптических приборов. Это устройство содержит миру, полосы которой выполнены в виде двухгранного симметричного профиля, и два излучателя, установленные под углом к мире и оптически связанные с ее отражающими поверхностями. В этом устройстве имеется также третий излучатель, который является фоновым и наблюдается через прозрачные полосы миры.

Известное устройство имеет следующие недостатки.

При наличии трех уровней яркости полосовой миры определение температурно-частотных характеристик (ТЧХ) при температуре фонового излучателя, не равной температуре одного из излучателей, некорректно ввиду неравенства положительных и отрицательных перепадов температур, особенно в случае разных величин постоянной времени отклика приемника излучения на положительные и отрицательные перепады яркости. Таким образом несимметричная конфигурация потоков излучения, формируемого мирой, ставит в зависимость величину аттестуемого параметра (температурно-частотная характеристика на фиксированной частоте) от направления строчной развертки ОЭП, что приведет к снижению точности измерений, т.е. к снижению качества метрологического обеспечения.

Целью изобретения является повышение качества метрологического обеспечения.

Устройство содержит миру 1, излучатели 2 и 3 и коллиматор 4. Мира 1, полосы которой выполнены в виде двухгранного симметричного профиля как непрерывная периодическая структура из диэлектрического материала, установлена в фокусе коллиматора 4 с возможностью линейного перемещения поперек полос миры в плоскости, перпендикулярной оптической оси коллиматора. Мира 1 имеет несколько групп профилей различной пространственной частоты. Высота двухгранного симметричного профиля не превышает глубины резкости коллиматора. Плоский угол при вершине профиля Q должен соответствовать следующему условию:
Q ≥ 120^o + α/3, где α апертурный угол коллиматора.

Данное соотношение является достаточным условием отсутствия взаимного затенения лучей от источников излучения элементами (или их частями) профиля миры.

Измерения ТЧХ ОЭП на устройстве осуществляется следующим образом.

Производят градуировку миры 1 путем определения величин разностей термодинамических температур излучателей 2 и 3, соответствующих заданным величинам разности радиационных температур. Для этого на место испытуемого ОЭП устанавливают аттестованное средство измерения, например узкопольный пирометр полного излучения. Ввиду того, что образцовые средства измерения имеют большое поле зрения по сравнению с испытуемыми приборами, градуировку миры производят по группе профилей с самой низкой пространственной частотой. Определив по паспортным данным пирометра амплитуду сигнала, соответствующего необходимой разности радиационных температур, добиваются получения этого сигнала на выходе пирометра с регулированием термодинамических температур излучателей. Операцию повторяют нужное число раз, зависящее от диапазона рабочих радиационных температур исследуемого ОЭП и количества воспроизводимых разностей радиационных температур, замеренных образцовым средством измерения, от разностей термодинамических температур излучателей.

Затем вместо пирометра устанавливают исследуемый ОЭП, проводят его настройку так, чтобы в выходном сигнале были ясно видны шумы, включают привод линейного перемещения миры с целью имитации процесса сканирования. Ширина каждой группы профилей выбрана с учетом амплитуды сканирования и линейного размера поля зрения коллиматора. Измерение ТЧХ начинают с группы профилей с наибольшим периодом.

Регулированием термодинамической температуры излучателей устанавливают минимальную, т.е. неразличимую исследуемым прибором, исходную разность радиационных температур полос миры. Затем эта разность постепенно увеличивается, например, путем нагревания одного из излучателей, до тех пор, пока наблюдатель в выходном сигнале не обнаружит изменений, обусловленных перепадами радиационных температур на полосах группы профилей миры с наибольшим периодом. В этот момент фиксируют разность термодинамических температур излучателей и по ней, используя градуировочную зависимость, находят соответствующую ей минимальную разность радиационных температур, различимую испытуемым ОЭП на данной пространственной частоте. Измерения продолжаются для групп профилей с меньшими периодами.

Выполнение миры в виде непрерывной периодической структуры позволяет расширить динамический диапазон определения ТЧХ ОЭП в область высоких пространственных частот и использовать миру с полосами, ширина которых порядка нескольких длин волн (30-40 мкм).

Устройство позволяет легко воспроизводить заданные малые контрасты радиационных температур с использованием при этом достаточно грубых систем регулировки температуры.

Изобретение относится к технической оптике и может быть использовано для испытаний инфракрасных оптических приборов. Цель изобретения повышение качества метрологического обеспечения. Указанная цель достигается тем, что в устройство, которое содержит миру и два источника излучения, введен коллиматор. Мира изготавливается в виде единого блока из диэлектрического материала, на поверхность которого наносят двухгранные профили с разными пространственными частотами. Для аттестации несканирующих приборов предусмотрена возможность линейного перемещения миры. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРНО-ЧАСТОТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫХ ПРИБОРОВ, содержащее миру, полосы которой выполнены в виде двухгранного симметричного профиля, и два излучателя, установленных под углом к мире и оптически связанных с ее отражающими поверхностями, отличающееся тем, что, с целью повышения качества метрологического обеспечения, в него введен коллиматор, а мира выполнена в виде непрерывной периодической структуры из диэлектрического материала с несколькими группами профилей различной пространственной частоты, при этом мира размещена в фокусе коллиматора в плоскости, перпендикулярной его оптической оси, высота профиля в каждой группе не превышает глубины резкости коллиматора, а угол Q при вершине профиля каждой группы удовлетворяет условию
θ≥ 120^°+α/3,
где α апертурный угол коллиматора. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что мира установлена с возможностью линейного перемещения поперек полос профиля каждой группы в плоскости, перпендикулярной оптической оси коллиматора.