宽光谱宽光束瞄具透过率测试系统

　　0　引言

　　近年来,随着光电技术的快速发展,光电测试仪器的研制与应用越来越广泛[1-2]。光学系统透过率[3]标志着光学仪器传输光辐射能的强弱,是光学系统尤其是望远光学系统的重要性能指标。传统的光学系统透过率的测试都是通过单通道光学系统实现的。所谓单通道检测法,是指将被测试品放在测试光路中得到的实测值和撤掉被测试品的空测值之比,即为被测试品的光学透过率。单通道测试方法的优点是装置结构比较简单,易于操作,能满足一般测试精度的要求。传统的单通道系统为了避免杂散光对测试结果的影响,要求测试必须在暗室中进行。由于被测信号为直流信号,测试中无法避免背景噪声的干扰。在影响精度的各种噪声中,有的噪声可以通过将直流信号调制为交流信号而得到有效抑制,但背景噪声属于白噪声,即使将信号调制为交流信号也无法将其削弱。同时由于无法保证实测和空测时光源强度的一致,也会降低检测精度。单通道系统检测误差较大,一般精度为±3%,难以满足精度要求比较高的测试装置的测试需求。

　　为克服传统方法在暗室中单通道分时测试存在的局限性。相关研究提出了一种基于相关检测原理的双频双光束光学透过率检测方法。该方法[4]采用调制光源直接获取交流信息为互相关运算提供参考信号,利用互相关运算剔除背景光干扰以获取有效的用于透过率计算的参考信号和被测信号。可以有效抑制各种噪声对测试结果的影响,提高测试精度。实现亮场中的透过率测试,简化了测试过程。但此方法应用于可见光范围内测试,无法满足红外等波段的测试需求。目前还有使用分光光度计透过率检测方法,该方法测量精度高、功能强大。但市场上的分光光度[5]计目前几乎全部是进口产品，价格十分昂贵。

　　本论文研究了一种新型白光和光谱透过率检测系统,系统实现了宽光谱宽光束透过率检测而无需更换光源和探测器,可广泛应用于瞄具、望远镜、照相物镜等光学系统或镜片的白光和光谱轴上点或轴外点的透过率测试。一体化的结构设计使系统调节方便,抗外界干扰能力增强。

　　1　系统工作原理及组成

　　1·1　工作原理

　　系统工作原理如图1所示。光源发出的光通过反射式平行光管准直扩束,经过旋转反射镜分光调制,一路作为参考光束直接经反射式聚焦镜聚焦照射到光电探测器上,另一路作为测量光束先经过被试品再被反射式聚焦镜聚焦到光电探测器上,经探测器转换输出两个交替变化的交变电信号,此信号经过信号分拣、锁相放大、A/D转换处理后,最终得到被试品的白光透过率或光谱透过率。