红外光谱辐射计的研制

　　1　红外光谱辐射计的组成及工作原理

　　红外光谱辐射计(或称红外光谱仪)是用于测量军舰、飞机、坦克、红外干扰弹等目标的光谱辐射特性及烟幕弹的红外光谱透射比的仪器。它既可以在自动回转台上跟踪活动目标并进行测量,又可以放在三角架上对固定目标进行测量。能实时显示并打印目标的光谱辐射强度曲线和光谱辐射强度值。

　　红外光谱辐射计由红外测量头、电源和信号处理系统三部分组成。测量头由接收光学系统、斩光器、渐变滤光片、光电探测器、光电信号前置放大及滤波、信号处理器、观察瞄准和支架结构等组成。电源对整个光谱仪供电。用微机完成信息采集、存储、计算、显示、打印和控制等功能。

　　红外光谱辐射计的探测接收光学系统如图1所示。目标的辐射经ZnS罩1、主反射镜3、次反射镜2后由斩光器进行调制,然后会聚到渐变滤光片(CVF)7上,再经第二级反射成像系统9和10会聚到HgCdTe探测器11的光敏面上。图中6是测温电路,测量斩光器叶片的温度,以消除环境温度变化的影响,提高仪器的测量精度。图中8是CVF位置基准,用以给出不同波长的位置。图中7为渐变滤光片,是光谱分光元件。

　　此光学系统的优点有:(1)除硫化锌罩外,光学系统由四块反射镜组成,结构简单,光能传输效率高。(2)本系统在测量中要求能够测量2·5~14μm的光谱范围,这就要求各波长的像面位置必须重合。由于反射系统没有色差,同时ZnS位于平行光路中不引起聚光作用,因此,此光学系统能够巧妙地满足这一技术要求。(3)由于ZnS罩不参与成像作用,调整光学系统时可以先将它移去,移去后的光学系统是一个全反射系统,其像点位置与波长无关,所以可以用可见光源来调整像面位置。这不仅给光学系统调整带来了极大的方便,而且可大大提高系统的调整精度。(4)光学系统采用非球面反射镜,像差较小。(5)光学系统口径大(Φ156mm),接收光能多,能提高探测灵敏度。(6)采用折返系统,为减小空间尺寸,缩小整个仪器的体积,减轻质量创造了条件。

　　红外光学系统通过瞄准望远镜来对准目标。瞄准光学系统的视场放大率为7·8倍,瞄准望远镜的光学系统的光轴校正要与红外接收光学系统的光轴严格平行,以保证瞄准望远镜观察到的就是光学系统探测到的目标。瞄准镜中有分划板,其上有刻度,可以指示目标大小。根据观察目标的大小,调整可变光阑4的口径,以消除背景噪声对测量的影响。

　　红外光谱辐射计的分光元件采用美国进口的渐变滤光片,其结构简单、体积小、质量轻、可靠性高、扫描效率高、分辨率高。渐变滤光片是在带状基底上真空蒸镀光学干涉膜得到的。透过光谱波长与转角成线性关系,其转角可由滤光片上的基准孔确定。渐变滤光片的性能如下: