一种红外热像仪宽动态范围测试装置及其使用方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN116026466A(43)申请公布日2023.04.28(21)申请号202211574042.7(22)申请日2022.12.08(71)申请人湖北久之洋红外系统股份有限公司地址430223湖北省武汉市江夏区庙山开发区明泽街9号(72)发明人侯良科马晓楠卫扬道王鹏贾国伟(74)专利代理机构湖北武汉永嘉专利代理有限公司42102专利代理师许美红黄帅(51)Int.Cl.G01J5/00(2022.01)G01J5/02(2022.01)G06F17/10(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图2页(54)发明名称一种红外热像仪宽动态范围测试装置及其使用方法(57)摘要本发明公开了一种红外热像仪宽动态范围测试装置及其使用方法，该装置包括辐射源阵列、辐射源控制器、升降转台、数据采集系统和计算机；辐射源阵列包括若干层，从上往下温度逐渐升高，每层均包含有固定温度辐射源和动态温度辐射源，每层辐射源呈弧形布置。本发明利用分层辐射源阵列的布置，有效拓宽了测试系统的辐射温度的范围，通过固定温度辐射源和动态温度辐射源的结合，针对动态范围差异较大的不同类型热像仪，能够快速确定热像仪响应范围的大致区间，有效提升了测试效率，此外利用弧形的辐射源阵列结构，结合升降转台，能够实现自动化的辐射源温度调节和热像仪指向调节，有效满足了红外热成像系统对低温到超高温场景的动态范围测试需求。CN116026466ACN116026466A权利要求书1/2页1.一种红外热像仪宽动态范围测试装置，其特征在于，该装置包括辐射源阵列、辐射源控制器、升降转台、数据采集系统和计算机；辐射源阵列包括若干层，从上往下温度逐渐升高，每层均包含有固定温度辐射源和动态温度辐射源，每层辐射源呈弧形布置；辐射源控制器为各个辐射源提供控制信号，同时获取各个辐射源的工作状态，并上传至计算机；升降转台用于固定被测热像仪，并接收计算机的控制指令，带动被测热像仪升降及转动，以将被测热像仪指向不同的辐射源；数据采集系统用于将被测热像仪的图像数据采集传输至计算机；计算机用于控制升降转台和辐射源控制器，接收被测热像仪的图像数据并存储，并完成被测热像仪动态范围参数的计算和显示。2.根据权利要求1所述的红外热像仪宽动态范围测试装置，其特征在于，辐射源阵列由4层每层3个共12个独立辐射源组成，每层有1个固定温度辐射源和2个动态温度辐射源；其中，最上层为低温面源黑体，从左到右辐射温度依次为‑30℃～10℃、25℃、10℃～45℃；第二层为中温面源黑体，从左到右辐射温度依次为45℃～200℃、300℃、200℃～400℃；第三层为高温腔式黑体，从左到右辐射温度依次为400℃～700℃、600℃、500℃～800℃；最底层为超高温腔式黑体，从左到右辐射温度依次为700℃～1050℃、1050℃、1000℃～1500℃。3.根据权利要求2所述的红外热像仪宽动态范围测试装置，其特征在于，该装置还包括防结霜罩，采用防结霜罩对低温面源黑体充氮隔离。4.根据权利要求1所述的红外热像仪宽动态范围测试装置，其特征在于，该装置还包括温度循环风道，为辐射源阵列散热。5.根据权利要求1所述的红外热像仪宽动态范围测试装置，其特征在于，该装置还包括导轨，升降转台安装于导轨上。6.一种根据权利要求1至5中任意一项所述的红外热像仪宽动态范围测试装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、计算机通过辐射源控制器分别控制辐射源阵列中每层的固定温度辐射源到达指定温度；S2、计算机控制升降转台将被测热像仪逐次指向每层的固定温度辐射源，同时记录被测热像仪输出的图像数据，判断被测热像仪的响应范围的大致区间；S3、确定被测热像仪响应范围的大致区间后，将被测热像仪指向该区间的动态温度辐射源，控制该区间的动态温度辐射源改变辐射温度，直至被测热像仪输出饱和，通过数据采集系统获取被测热像仪的图像数据；通过下式计算被测热像仪的动态范围：其中，DR为动态范围，Vsat为饱和信号电压，为平均噪声电压。7.根据权利要求6所述的使用方法，其特征在于，改变辐射源的辐射温度即为改变辐照2CN116026466A权利要求书2/2页功率，当热像仪的信号电压不随辐照功率的增大而增大时，所对应的信号电压即为饱和信号电压。8.根据权利要求6所述的使用方法，其特征在于，平均噪声电压的计算方式为：其中，M和N为行向和列向分辨率，d和h为过热像元和死像元，VN(i,j)为像元噪声电压，计算公式如下：上式表示在温度T0条件下采集F帧图像数据VDS[(i,j),T0]，并求得VDS[(i,j),T0]的平均为K为系统增益。3CN116026466A说明书1/5页一种红外热像仪宽动态范围测试装置及其使用方法技术领域[0001]本