用于开场测试的大型可变温度四杆靶

技术领域

本发明属于红外热像技术，具体为一种用于开场测试的大型可变温度四杆靶。

背景技术

现如今红外热像仪已经应用于我们生活的方方面面，随着热像仪从小面型快速向大面型、应用环境更为复杂的方向发展，对于热像仪的性能测试已经不再局限与室内环境下进行。

对于最小可分辨温差(MRTD)值，其不仅表征了热像仪的空间分辨率，更表征了成像系统的热灵敏度。而在MRTD测试中，四杆靶是热像仪进行MRTD性能测试产生空间图像不可或缺的一部分。

而在户外，风速、太阳辐射、湿度、靶面倾角等因素对于四杆靶表面温度均匀性产生影响，从而影响热像仪MRTD的测量稳定性，所以需要一种能够应用于户外温度稳定的四杆靶，使得黑体与靶标所产生的温差稳定可调，在测试过程中四杆靶保持靶面各点温度均匀，从而能够在野外复杂环境下测得热像仪的MRTD值

发明内容

本发明提出了一种用于开场测试的大型可变温度四杆靶。

实现本发明的技术解决方案为：一种用于开场测试的大型可变温度四杆靶，包括四杆靶本体、帕尔贴制热/制冷模块、温度检测模块、主控模块、上位机与显示模块，所述帕尔贴制热/制冷模块设置在四杆靶本体面向黑体一面，所述温度检测模块设置在四杆靶本体面向黑体一面，用于检测四杆靶本体靶面温度，所述主控模块用于通过温度检测模块读取当前温度值，并根据上位机指令信号控制帕尔贴制热/制冷模块进行制热/制冷以及控制制热/制冷时间，所述显示模块用于显示当前温度值，所述上位机根据靶面温度设定值与当前温度值下发指令信号。

优选地，所述四杆靶本体镂空靶条长宽比为Wb:Wa＝7：1。

优选地，所述帕尔贴制热/制冷模块包括若干组帕尔贴条带和若干个驱动模块，每组帕尔贴条带由7个串联的帕尔贴块组成。

优选地，所述主控模块为STM32F429芯片。

优选地，所述显示模块由4个7段数码管组成。

优选地，所述温度检测模块包括若干组温度检测组，每组温度检测组包括一个PT1000铂电阻与一个MAX31865芯片。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：本发明能够实时控制靶面温度，在外场环境下大面型可控温度靶标，能减小外部环境如太阳辐射、风速和风向等条件对于靶标温度的影响；本发明通过温度控制将靶面温度均匀性提高，在进行被测热成像设备MRTD(最小可分辨温度)时，提高外场测试被测成像设备的MRTD值准确度和测试可重复率。

下面结合附图对本发明做进一步详细的描述。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为温度控制系统示意图。

图3为温度控制流程图。

图4为帕尔贴条驱动仿真示意图。

具体实施方式

一种用于开场测试的大型可变温度四杆靶，包括四杆靶本体、帕尔贴制热/制冷模块、温度检测模块、主控模块、上位机与显示模块，所述帕尔贴制热/制冷模块设置在四杆靶本体面向黑体一面，所述温度检测模块设置在四杆靶本体面向黑体一面，用于检测四杆靶本体靶面温度，所述主控模块用于通过温度检测模块读取当前温度值，并根据当前温度值控制帕尔贴制热/制冷模块的制热/制冷时间，所述显示模块用于显示当前温度值，所述上位机根据靶面温度设定值与当前温度值下发指令信号。

进一步的实施例中，四杆靶本体的外框为300×280mm，厚度为5mm。镂空靶条长宽比为Wb:Wa＝7：1。在具体实施例中，靶条长为249.9mm，宽为35.7mm。

所述帕尔贴制热/制冷模块通过导热硅脂紧密黏贴至四杆靶面向黑体一面。所述帕尔贴制热/制冷模块包括5组帕尔贴条带和5个驱动模块，每组帕尔贴条带由7个串联的帕尔贴块组成。

所述温度检测模块包括5组温度检测组，每组温度检测组包括一个PT1000铂电阻与一个MAX31865芯片，铂电阻随温度变化改变电阻值，将电阻值传送至MAX31865芯片寄存器内存储，等待主控模块读取电阻值。

所述主控模块为STM32F429芯片，主控模块控制显示模块显示当前温度值；通过芯片内部自带的SPI通信与温度检测模块相连接读取当前温度值；主控模块根据上位机的指令信号发送PWM波控制帕尔贴制热/制冷模块的制热/制冷时间而改变当前温度值；通过RS232串行总线与上位机通信实现上位机控制。

所述上位机采用串口通信实现与主控模块通讯，用于根据靶面温度设定值和当前温度值下发指令信号至主控模块；

所述显示模块由4个7段数码管组成，实现当前温度显示，方便主控模块进行温度调控。

进一步的实施例中，所述帕尔贴驱动模块包括由四个型号为BST110场效应管(Q5、Q6、Q7、Q8)组成的H桥电路以及四个型号为2N2923三极管(Q1、Q2、Q3、Q4)构成，三极管起到控制场效应管通断作用。Q3与Q4三极管基极相连与PWM波输入端2相连；Q1与Q2三极管基极接在一起与PWM波输入端1相连。R1～R8电阻都为保护电阻。当PWM波输入端1连通时输入正向电流进行帕尔贴加热动作，PWM波输入端2接通时反向电流注入进行帕尔贴制冷操作。两个输入端的连通控制是由主控模块产生的，芯片输出能够调整占空比的PWM波控制三极管的通断，从而控制输入端1或输入端2的通断。

本发明的工作过程为：

通过温度检测模块检测靶面当前温度，主控模块读取当前温度值并与上位机通信实现上位机控制，主控模块根据上位机的指令信号驱动帕尔贴条带制热/制冷进行制热/制冷并控制制热/制冷时间，主控模块同时控制显示模块进行当前温度显示。

实施例

本实施例使用型号为TEC1-12705的30×30mm帕尔贴，由于帕尔贴对于电流要求高，7个帕尔贴串联形成一个帕尔贴条，一共5组帕尔贴条，每组帕尔贴条设置单独驱动进行加热或制冷。驱动模块为H桥驱动电路，制热时输入端1导通，制冷时输入端2导通电流反向将原制热面变为制冷面。

主控程序主要包括了系统的初始化、温度采集程序、温度控制程序，人机互交板块中主要包括了温度过高预警、温度设定、温度显示和PC端通信。

上位机与主控模块连接上电进行系统初始化，检测系统各模块是否正常工作。

在所有模块显示正常情况下，将温度采集模块得到的靶条两边与中心条的温度传送至主控模块，温度采集模块由MAX31865芯片与贴片式热电阻PT1000组成。MAX31865芯片提取PT1000热电阻将热电阻值由模拟信号转化为数字信号，主控芯片提取MAX31865中的数字信号得到此时PT1000传回的温度值。同时数码管显示当前靶面温度，显示温度与上传至PC端温度为这5个温度采集模块传回温度的平均值。

第三步上位机设定靶面温度，将其传入主控模块控制输出端1输出PWM波，控制端1与驱动电路制热输入端1相连，控制输出端2输出的PWM波与驱动电路制冷输入端2相连。每两路PWM波驱动一个帕尔贴条，主控芯片STM32F429控制10路PWM波控制5路帕尔贴条使靶面温度稳定至设定温度。

第四步重复二三步保持靶面温度稳定在设定值。

靶面加热(制冷)过程为：第一步将设定值与平均温度相差控制在1℃内，平均温度为温度检测模块采集返回的五个温度平均值，将设定值与温度检测模块传回的温度平均值相相减，相差超过1℃，判断正温差还是负温差，正温差则所有帕尔贴全速制冷，负温差进行相反动作；第二步将帕尔贴制热/制冷模块的中心点温度与设定温度相减，通过主控芯片控制中心帕尔贴条的驱动的通断使其精调至与设定温差相差±0.2℃内并保持中心温度值；第三步先将靠近中心的两个靶带先左后右与中心靶带温度比较，使用第二步同样的方法将进中心的两靶带调整至与中心温度相差在±0.2℃；第四步将靠边两个靶带温度与中心温度相差，同样调整至与中心温度相差在±0.2℃。最终将靶面温度控制在与设定值相差(2±0.4℃)内，靶面温度差值在±0.4℃内。