檢測(cè)紫外光電成像系統(tǒng)性能參數(shù)的裝置及檢測(cè)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種檢測(cè)紫外光電成像系統(tǒng)性能參數(shù)的裝置及檢測(cè)方法。整個(gè)檢測(cè)裝置包括氘燈光源(1)、濾光片輪(2)、可變光闌(3)、積分球(4)、紫外強(qiáng)度探測(cè)器(5)、紫外目標(biāo)分辨率測(cè)試靶(6)、測(cè)試暗室(7)、主控電路(11)和主控計(jì)算機(jī)(16)，主控計(jì)算機(jī)(16)調(diào)節(jié)光源、濾光片輪和可變光闌輸出紫外光，通過(guò)積分球轉(zhuǎn)變?yōu)榫鶆蛎骊嚬夂螅丈錅y(cè)試暗室內(nèi)的待測(cè)紫外光電成像系統(tǒng)(10)；主控電路對(duì)待測(cè)紫外光電成像系統(tǒng)的輸出信號(hào)進(jìn)行降噪、采集與模數(shù)轉(zhuǎn)化后送至主控計(jì)算機(jī)；主控計(jì)算機(jī)對(duì)獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，得到待測(cè)紫外光電成像系統(tǒng)的性能參數(shù)。本發(fā)明為被測(cè)紫外光電成像系統(tǒng)提供了可準(zhǔn)確變化的光學(xué)環(huán)境，且測(cè)試穩(wěn)定性高，適用于所有紫外光電成像系統(tǒng)的性能參數(shù)測(cè)試。
【專利說(shuō)明】檢測(cè)紫外光電成像系統(tǒng)性能參數(shù)的裝置及檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于測(cè)量【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及對(duì)紫外光電成像系統(tǒng)性能參數(shù)的測(cè)量，用于對(duì)紫外成像探測(cè)的測(cè)試與評(píng)價(jià)。
【背景技術(shù)】
[0002]紫外成像探測(cè)技術(shù)是繼紅外和激光探測(cè)技術(shù)之后的又一重要的軍民兩用光電成像探測(cè)技術(shù)，在紫外天文學(xué)、生物效應(yīng)、紫外告警、紫外通信和紫外制導(dǎo)等領(lǐng)域已得到廣泛應(yīng)用。隨著紫外光電成像技術(shù)在軍事等領(lǐng)域越來(lái)越多的應(yīng)用，對(duì)紫外光電成像系統(tǒng)的性能參數(shù)的測(cè)試以及評(píng)估，對(duì)紫外光電成像系統(tǒng)的研制與開(kāi)發(fā)，以及其在各領(lǐng)域中的應(yīng)用至關(guān)重要。
[0003]歐美國(guó)家已經(jīng)以軍事目的研究發(fā)展了紫外成像檢測(cè)技術(shù)，此技術(shù)可用于電力系統(tǒng)檢測(cè)、太空科學(xué)和環(huán)境保護(hù)研究等領(lǐng)域，歐美發(fā)達(dá)國(guó)家和俄羅斯均已將此類紫外成像檢測(cè)儀器投入使用。而國(guó)內(nèi)對(duì)紫外成像檢測(cè)系統(tǒng)的研究工作起步較晚，國(guó)產(chǎn)化產(chǎn)品幾乎是空白，所以急需開(kāi)展對(duì)紫外光電成像系統(tǒng)檢測(cè)的研究工作。紫外光電成像系統(tǒng)性能檢測(cè)裝置可以對(duì)紫外光電系統(tǒng)的性能參數(shù)進(jìn)行測(cè)試，并對(duì)其成像像質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)，測(cè)試紫外光電成像系統(tǒng)的探測(cè)與成像性能，為紫外光電成像系統(tǒng)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)研制、測(cè)試驗(yàn)收及使用提供可靠環(huán)境和保障。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提出一種檢測(cè)紫外光電成像系統(tǒng)性能參數(shù)的裝置及檢測(cè)方法，以提供紫外光電成像系統(tǒng)的詳細(xì)性能參數(shù)，并為紫外光電成像系統(tǒng)的研制和應(yīng)用提供技術(shù)支持。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0006]一.一種檢測(cè)紫外光電成像系統(tǒng)性能參數(shù)的裝置，包括氘燈光源、積分球、測(cè)試暗室、主控電路和主控計(jì)算機(jī)，其特征在于:還包括濾光片輪、可變光闌、紫外強(qiáng)度探測(cè)器和紫外目標(biāo)分辨率測(cè)試靶；
[0007]所述氘燈光源、濾光片輪、可變光闌、積分球，這四個(gè)部件依次連接，產(chǎn)生200nm?400nm的亮度可調(diào)紫外均勻單色面陣光，并從積分球的一個(gè)輸出端口輸出；
[0008]所述積分球的另一個(gè)出口端與紫外強(qiáng)度探測(cè)器連接，用于對(duì)積分球的出口光強(qiáng)度和單色性進(jìn)行監(jiān)測(cè)和反饋；
[0009]所述測(cè)試暗室，其內(nèi)放置有移動(dòng)滑軌、安裝座和待測(cè)紫外光電成像系統(tǒng)，且待測(cè)紫外光電成像系統(tǒng)通過(guò)安裝座與移動(dòng)滑軌連接，可定量調(diào)節(jié)組成同軸光學(xué)系統(tǒng)，使待測(cè)紫外光電成像系統(tǒng)合焦成像；
[0010]所述主控計(jì)算機(jī)，分別與氘燈光源、濾光片輪、可變光闌雙向連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)紫外單色均勻面陣光的控制；
[0011]所述主控電路，其與主控計(jì)算機(jī)雙向連接，用于實(shí)現(xiàn)將主控電路的數(shù)據(jù)向主控計(jì)算機(jī)傳輸和主控計(jì)算機(jī)將控制命令向主控電路的雙向傳輸。
[0012]二 . 一種利用權(quán)利要求I所述的裝置檢測(cè)紫外光電成像系統(tǒng)性能的方法，包括如下步驟：
[0013](I)將待測(cè)紫外光電成像系統(tǒng)安放在測(cè)試暗室中的安裝座上，通過(guò)調(diào)節(jié)安裝座高度，使待測(cè)紫外光電成像系統(tǒng)與積分球出口、測(cè)試暗室左端開(kāi)孔等高，組成同軸光學(xué)系統(tǒng)；調(diào)節(jié)移動(dòng)滑軌上的標(biāo)尺，使待測(cè)紫外光電成像系統(tǒng)處于合焦成像范圍內(nèi)；
[0014](2)開(kāi)啟氘燈光源，監(jiān)控紫外強(qiáng)度探測(cè)器，并將積分球出口的紫外光強(qiáng)度反饋到主控計(jì)算機(jī)，通過(guò)主控計(jì)算機(jī)的光源控制子模塊控制濾光片輪和可變光闌，對(duì)輸出的紫外光波長(zhǎng)和光強(qiáng)度等參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，產(chǎn)生需要的均勻紫外單色面陣光；
[0015](3)待均勻紫外單色面陣光穩(wěn)定后，主控電路對(duì)待測(cè)紫外光電成像系統(tǒng)的輸出圖像依次進(jìn)行低噪聲處理、數(shù)據(jù)采集和AD轉(zhuǎn)化后，通過(guò)USB通信接口將其轉(zhuǎn)化后的數(shù)據(jù)，輸入給主控計(jì)算機(jī)的圖像測(cè)試模塊；
[0016](4)主控計(jì)算機(jī)的圖像測(cè)試模塊根據(jù)獲得的數(shù)據(jù)信息，計(jì)算出待測(cè)的紫外光電成像系統(tǒng)的成像視場(chǎng)的成像視場(chǎng)H、分辨率O、探測(cè)距離T這些關(guān)鍵性能參數(shù)。
[0017]本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：
[0018]I)本發(fā)明由于通過(guò)紫外強(qiáng)度探測(cè)器對(duì)積分球出口的輸出光強(qiáng)度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并反饋，通過(guò)主控計(jì)算機(jī)對(duì)濾光片輪和可變光闌進(jìn)行控制，可為待測(cè)紫外光電成像系統(tǒng)模擬強(qiáng)度不同的穩(wěn)定的光照環(huán)境。
[0019]2)本發(fā)明由于采用了紫外濾光片輪，使光源具有單色光輸出能力，實(shí)現(xiàn)了對(duì)紫外光電成像系統(tǒng)在不同波長(zhǎng)下的性能測(cè)試。
[0020]3)本發(fā)明由于其移動(dòng)滑軌，可定量調(diào)節(jié)，使待測(cè)紫外光電成像系統(tǒng)與積分球出口、測(cè)試暗室左端開(kāi)口共軸等高，能夠合焦成像。
[0021]4)本發(fā)明設(shè)計(jì)的主控電路適合于不同類型的紫外光電成像系統(tǒng)輸出信號(hào)的處理?！緦＠綀D】

【附圖說(shuō)明】
[0022]圖I是本發(fā)明的檢測(cè)裝置框圖；
[0023]圖2是本發(fā)明對(duì)紫外光電成像系統(tǒng)進(jìn)行性能參數(shù)檢測(cè)的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]紫外光電成像系統(tǒng)大量應(yīng)用于紫外天文學(xué)、燃燒工程、生物效應(yīng)、紫外告警、紫外通信、紫外制導(dǎo)等領(lǐng)域，為此對(duì)紫外光電成像系統(tǒng)的性能進(jìn)行檢測(cè)是至關(guān)重要的，以下參照附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0025]參照?qǐng)D1，本發(fā)明的檢測(cè)裝置包括氘燈光源I、濾光片輪2、可變光闌3、積分球4、紫外強(qiáng)度探測(cè)器5、紫外目標(biāo)分辨率測(cè)試靶6、測(cè)試暗室7、主控電路11和主控計(jì)算機(jī)16。其中：
[0026]氘燈光源1，其功率為30W，可提供200nm?400nm高強(qiáng)度紫外光譜輻射，且輸出光強(qiáng)穩(wěn)定性好，光通波動(dòng)< 0. 5% ；
[0027]濾光片輪2，其內(nèi)置有4種紫外窄帶濾光片，可提供4種不同波長(zhǎng)的紫外單色光輸出，其中心波長(zhǎng)分別為：280nm、313nm、352nm、365nm ；[0028]可變光闌3，其可通過(guò)調(diào)節(jié)大小改變輸出光強(qiáng)度；
[0029]積分球4，采用直徑為12英寸的漫反射球體，設(shè)有I個(gè)入口和2個(gè)出口，其出口直徑為4英寸，內(nèi)表面鍍層反射率優(yōu)于98% ；
[0030]紫外強(qiáng)度探測(cè)器5，用于對(duì)積分球出口光強(qiáng)度進(jìn)行監(jiān)測(cè)并反饋到主控計(jì)算機(jī)16，實(shí)現(xiàn)對(duì)均勻紫外光輸出強(qiáng)度和單色性的控制；
[0031]紫外目標(biāo)分辨率測(cè)試靶6，采用透射式光路結(jié)構(gòu)；
[0032]測(cè)試暗室7，為木質(zhì)結(jié)構(gòu)，內(nèi)部涂有黑色涂層，使其具有良好的不透光性，左端設(shè)有一個(gè)開(kāi)口，用于對(duì)準(zhǔn)積分球4的一個(gè)出口 ；暗室中安置有移動(dòng)滑軌8和安裝座9，移動(dòng)滑軌8上的燕尾座與安裝座上的燕尾槽緊配合，待測(cè)紫外光電成像系統(tǒng)10固定在安裝座9上；
[0033]主控電路11，其由低噪聲處理電路12、AD數(shù)據(jù)采集電路13、FPGA控制模塊14和USB通信接口 15依次連接構(gòu)成。該低噪聲處理電路12用于將待測(cè)紫外光電成像系統(tǒng)10輸出的圖像進(jìn)行降噪處理，該FPGA控制模塊14用于提供AD數(shù)據(jù)采集電路13的驅(qū)動(dòng)時(shí)序；
[0034]主控計(jì)算機(jī)16，其內(nèi)部設(shè)有圖像測(cè)試模塊和控制模塊，該圖像測(cè)試模塊，用于計(jì)算主控電路11的輸出數(shù)據(jù)。該控制模塊包括光源控制子模塊和USB驅(qū)動(dòng)控制子模塊，其中，光源控制子模塊，用于控制氘燈光源1、濾光片輪2、可變光闌3產(chǎn)生所需強(qiáng)度的單色紫外光;USB驅(qū)動(dòng)控制子模塊，用于控制主控計(jì)算機(jī)16與USB通信接口 15之間的數(shù)據(jù)和命令的傳輸。
[0035]各部件的相互連接關(guān)系及工作原理如下:
[0036]氘燈光源1、濾光片輪2和可變光闌3依次連接到積分球4的入口 ；紫外強(qiáng)度探測(cè)器5連接到積分球4的I個(gè)出口處；積分球4的另一個(gè)出口端、紫外目標(biāo)分辨率測(cè)試靶6和測(cè)試暗室7左端開(kāi)口，這三者的中心依次對(duì)準(zhǔn)；待測(cè)紫外光電成像系統(tǒng)10的輸出端與主控電路11連接；主控計(jì)算機(jī)16與主控電路11雙向連接；主控計(jì)算機(jī)通過(guò)控制線與氘燈光源1、濾光片輪2、可變光闌3以及紫外強(qiáng)度探測(cè)器5連接。
[0037]工作時(shí)，將待測(cè)紫外光電成像系統(tǒng)10安裝在安裝座9上，調(diào)節(jié)安裝座9的高度，使待測(cè)紫外光電成像系統(tǒng)10與測(cè)試暗室7左端開(kāi)口、積分球4出口共軸等高；打開(kāi)氘燈光源1，通過(guò)主控計(jì)算機(jī)16控制濾光片輪2和可變光闌3，使其輸出紫外單色光；該紫外單色光進(jìn)入積分球4轉(zhuǎn)變?yōu)榫鶆蛎骊嚬夂笕肷錅y(cè)試暗室7中的待測(cè)紫外光電成像系統(tǒng)10，其輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)主控電路11中的低噪聲處理電路12處理后，通過(guò)FPGA控制模塊14控制AD數(shù)據(jù)采集電路13對(duì)處理后的信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和模數(shù)轉(zhuǎn)化，然后通過(guò)USB通信接口 15將轉(zhuǎn)化后的數(shù)據(jù)傳送至主控計(jì)算機(jī)16 ;最后通過(guò)主控計(jì)算機(jī)16的圖像測(cè)試模塊對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算測(cè)試，得到待測(cè)紫外光電成像系統(tǒng)10的成像視場(chǎng)H、分辨率O、探測(cè)距離T這些關(guān)鍵性能參數(shù)。
[0038]參照?qǐng)D2，利用本發(fā)明裝置測(cè)量紫外光電成像系統(tǒng)性能的方法，包括如下步驟:
[0039]步驟1，將待測(cè)紫外光電成像系統(tǒng)10固定在安裝座9上，調(diào)節(jié)安裝座9的高度，使待測(cè)紫外光電成像系統(tǒng)10與測(cè)試暗室7左端開(kāi)口和積分球4的出口，三者共軸等高。
[0040]步驟2，打開(kāi)氘燈光源1，通過(guò)主控計(jì)算機(jī)16控制濾光片輪2和可變光闌3，產(chǎn)生測(cè)試所需波長(zhǎng)\的均勻單色紫外面陣光。
[0041]步驟3，通過(guò)紫外強(qiáng)度探測(cè)器5對(duì)積分球4出口的輸出光的強(qiáng)度和均勻性進(jìn)行監(jiān)控，待輸出的單色紫外光均勻性和強(qiáng)度達(dá)到測(cè)試要求時(shí)，將待測(cè)紫外光電成像系統(tǒng)10的輸出信號(hào)送給主控電路11;
[0042]步驟4，主控電路11中的低噪聲處理電路12對(duì)待測(cè)紫外光電成像系統(tǒng)10的輸出信號(hào)進(jìn)行降噪處理，F(xiàn)PGA控制模塊14控制AD數(shù)據(jù)采集電路13對(duì)處理后的信號(hào)采樣和模數(shù)轉(zhuǎn)化，獲得待測(cè)紫外光電成像系統(tǒng)10的焦距f、視場(chǎng)角9、數(shù)值孔徑NA這些數(shù)據(jù)；主控電路11中的USB驅(qū)動(dòng)控制模塊驅(qū)動(dòng)USB通信接口 15，將焦距f、視場(chǎng)角0、數(shù)值孔徑NA這些數(shù)據(jù)傳送至主控計(jì)算機(jī)16。
[0043]步驟5，主控計(jì)算機(jī)16的圖像測(cè)試模塊根據(jù)主控電路11傳送的數(shù)據(jù)，計(jì)算出待測(cè)紫外光電成像系統(tǒng)10的成像視場(chǎng)H、分辨率O、探測(cè)距離T這些關(guān)鍵性能參數(shù)：
[0044]
【權(quán)利要求】
1.一種檢測(cè)紫外光電成像系統(tǒng)性能參數(shù)的裝置，包括氘燈光源（I)、積分球⑷、測(cè)試暗室（7)、主控電路（11)和主控計(jì)算機(jī)（16)，其特征在于：還包括濾光片輪（2)、可變光闌(3)、紫外強(qiáng)度探測(cè)器（5)和紫外目標(biāo)分辨率測(cè)試靶（6)； 所述氘燈光源（I)、濾光片輪（2)、可變光闌（3)、積分球（4)，這四個(gè)部件依次連接，產(chǎn)生200nm~400nm的亮度可調(diào)紫外均勻單色面陣光，并從積分球（4)的一個(gè)輸出端口輸出； 所述積分球（4)的另一個(gè)出口端與紫外強(qiáng)度探測(cè)器（5)連接，用于對(duì)積分球的出口光強(qiáng)度和單色性進(jìn)行監(jiān)測(cè)和反饋； 所述測(cè)試暗室（7)，其內(nèi)放置有移動(dòng)滑軌（8)、安裝座（9)和待測(cè)紫外光電成像系統(tǒng)(10)，且待測(cè)紫外光電成像系統(tǒng)（10)通過(guò)安裝座（9)與移動(dòng)滑軌⑶連接，可定量調(diào)節(jié)組成同軸光學(xué)系統(tǒng)，使待測(cè)紫外光電成像系統(tǒng)（10)合焦成像； 所述主控計(jì)算機(jī)（16)，分別與氘燈光源（I)、濾光片輪（2)、可變光闌（3)雙向連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)紫外單色均勻面陣光的控制； 所述主控電路（11)，其與主控計(jì)算機(jī)（16)雙向連接，用于實(shí)現(xiàn)將主控電路（11)的數(shù)據(jù)向主控計(jì)算機(jī)（16)傳輸和主控計(jì)算機(jī)（16)將控制命令向主控電路（11)的雙向傳輸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測(cè)紫外光電成像系統(tǒng)性能參數(shù)的裝置，其特征在于所述的主控電路（11)，由低噪聲處理電路（12)、AD數(shù)據(jù)采集電路（13)、FPGA控制模塊（14)和USB通信接口（15)依次連接構(gòu)成，該低噪聲處理電路（12)用于將待測(cè)紫外光電成像系統(tǒng)（10)輸出的圖像進(jìn)行降噪處理，該FPGA控制模塊（14)用于提供AD數(shù)據(jù)采集電路（13)的驅(qū)動(dòng)時(shí)序。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測(cè)紫外光電成像系統(tǒng)性能參數(shù)的裝置，其特征在于所述的主控計(jì)算機(jī)（16)包含： 控制模塊，用于控制輸出紫外光和傳輸數(shù)據(jù)和命令； 圖像測(cè)試模塊，用于計(jì)算主控電路（11)的輸出數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的檢測(cè)紫外光電成像系統(tǒng)性能參數(shù)的裝置，其特征在于所述的控制模塊包含： 光源控制子模塊，用于控制氘燈光源（I)、濾光片輪（2)、可變光闌（3)產(chǎn)生所需強(qiáng)度的單色紫外光； USB驅(qū)動(dòng)控制子模塊，用于控制主控計(jì)算機(jī)（16)與USB通信接口（15)之間的數(shù)據(jù)和命令的傳輸。
5.一種利用權(quán)利要求1所述的裝置檢測(cè)紫外光電成像系統(tǒng)性能的方法，包括如下步驟： (1)將待測(cè)紫外光電成像系統(tǒng)（10)安放在測(cè)試暗室（7)中的安裝座（9)上，通過(guò)調(diào)節(jié)安裝座（9)的高度，使待測(cè)紫外光電成像系統(tǒng)（10)與積分球（4)出口、測(cè)試暗室（7)左端開(kāi)孔等高，組成同軸光學(xué)系統(tǒng)；調(diào)節(jié)移動(dòng)滑軌（8)上的標(biāo)尺，使待測(cè)紫外光電成像系統(tǒng)（10)處于合焦成像范圍內(nèi)； (2)開(kāi)啟氘燈光源（1)，監(jiān)控紫外強(qiáng)度探測(cè)器（5)，并將積分球（4)出口的紫外光強(qiáng)度反饋到主控計(jì)算機(jī)（16)，通過(guò)主控計(jì)算機(jī)（16)的光源控制子模塊控制濾光片輪（2)和可變光闌（3)，對(duì)輸出的紫外光波長(zhǎng)和光強(qiáng)度等參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，產(chǎn)生需要的波長(zhǎng)\的均勻紫外單色面陣光；(3)待均勻紫外單色面陣光的均勻性和強(qiáng)度滿足測(cè)試要求時(shí)，主控電路（11)對(duì)待測(cè)紫外光電成像系統(tǒng)（10)的輸出圖像依次進(jìn)行低噪聲處理、采集和模數(shù)轉(zhuǎn)化后，獲得待測(cè)紫外光電成像系統(tǒng)（10)的焦距f、視場(chǎng)角0、數(shù)值孔徑NA，并通過(guò)USB通信接口（15)將這些數(shù)據(jù)輸入給主控計(jì)算機(jī)（16)的圖像測(cè)試模塊； (4)主控計(jì)算機(jī)（16)的圖像測(cè)試模塊根據(jù)主控電路（11)傳送的數(shù)據(jù)，計(jì)算出待測(cè)的紫外光電成像系統(tǒng)（10)的成像視場(chǎng)的成像視場(chǎng)H、分辨率O、探測(cè)距離T這些關(guān)鍵性能參數(shù)：
【文檔編號(hào)】G01M11/00GK103712777SQ201410010042
【公開(kāi)日】2014年4月9日 申請(qǐng)日期:2014年1月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月9日
【發(fā)明者】王琳, 杜娟, 徐軍, 邵曉鵬, 張少輝, 孫昊洋, 王旭, 韓平麗, 吳騰飛, 彭立根 申請(qǐng)人:西安電子科技大學(xué)