一种温度可控的红外系统非均匀校正机构及方法

技术领域

本发明属于红外系统技术领域，具体涉及一种温度可控的红外系统非均匀校正机构及方法。

背景技术

受限于红外探测器制备工艺，以及系统本身等因素，红外系统存在非均匀性，致使系统温差分辨能力降低，影响系统对目标的成像质量，导致红外系统探测能力下降，因此非均匀校正是提高系统性能的关键技术之一。

通常集成在红外系统内部的非均匀校正机构是在探测器前端设置一结构件遮挡探测器光窗，为其提供校正背景，探测器读取该背景响应值进行非均匀校正，但是上述方式仅能进行单点校正，且遮挡光窗的结构件易受工作环境温度的影响，无法给出校正背景温度值，导致系统非均匀校正效果差，影响系统探测性能。

发明内容

要解决的技术问题：

为了避免现有技术的不足之处，本发明提供一种温度可控的红外系统非均匀校正机构及方法，可为红外探测器提供两种或多种不同温度的校正背景，实现红外探测器两点或者多点非均匀校正，大大提高红外探测器分均匀校正精度，进而提高红外系统探测性能。。

本发明的技术方案是：一种温度可控的红外系统非均匀校正机构，其特征在于：包括温度控制舱、校正挡片机构和控制系统；

通过所述温度控制舱实现校正过程中的温度控制；

通过所述校正挡片机构完成校正过程中的位置控制；

通过控制系统接收和发出指令。

本发明的进一步技术方案是：所述温度控制舱包括半导体制冷器模块、温度传感器、高导热层、绝缘层、散热外壳，其整体为开放式空腔结构，空腔侧壁均从内向外依次为高导热层、绝缘层、散热外壳；所述半导体制冷器模块位于高导热层与散热外壳之间，用于控制温度；所述温度传感器与半导体制冷器模块连接，用于温度闭环控制。

本发明的进一步技术方案是：所述半导体制冷器模块的冷端贴紧高导热层，热端贴紧散热外壳。

本发明的进一步技术方案是：所述温度控制舱整体为倒U型结构的空腔，底端和两侧均为开口结构；腔内温度由半导体制冷器模块控制。

本发明的进一步技术方案是：所述高导热层作为温度控制舱的内壁，能够保证温度控制舱内温度均匀一致。

本发明的进一步技术方案是：所述散热外壳作为温度控制舱的外壁，对半导体制冷器模块的热面进行散热。

本发明的进一步技术方案是：所述绝缘层用于对温度控制舱保温隔热。

本发明的进一步技术方案是：所述校正挡片机构包括校正挡片、伺服电机、位置传感器、结构件，伺服电机和位置传感器安装于结构件上；所述校正挡片安装于伺服电机的输出轴上，由伺服电机驱动旋转，切换红外探测器前端和温度控制舱内两个位置；通过传感器进行校正挡片位置的闭环控制。

本发明的进一步技术方案是：所述校正挡片包括摆臂和挡片，摆臂的顶端与挡片固定连接，底端与伺服电机的输出轴连接；所述挡片的板面平行于摆臂的摆动平面。

一种温度可控的红外系统非均匀校正方法，其特征在于具体步骤如下：

步骤1：由控制系统发出校正指令，给定校正温度T1；同时将校正挡片位置保持在温度控制舱内；

步骤2：由温度控制舱对校正挡片进行温度控制，同时温度传感器将温度信号反馈给控制系统；

步骤3：达到给定校正温度T1后，由控制系统向伺服电机发出指令，将校正挡片转动至红外探测器前端，为红外探测器提供校正背景；探测器读取T1温度背景响应值后，由控制系统向伺服电机发出指令，将校正挡片移动至温度控制舱内；

步骤4：重复上述步骤，红外探测器能够读取多个给定温度点响应值，根据读取的响应值红外探测器能够进行两点或多点非均匀校正。

有益效果

本发明的有益效果在于：本发明一种温度可控的红外系统非均匀校正机构，通过TEC(半导体制冷器)模块控制温度控制舱温度，进而控制校正挡片温度；校正挡片机构驱动到温后的校正挡片至红外系统前端，红外系统进行非均匀校正。

本发明的校正机构可高度集成在红外系统内部，便于系统根据需求随时进行非均匀校正，体积小，重量轻，结构简单，可靠性、稳定性和抗冲击性高。

附图说明

图1是本发明温度可控的红外系统非均匀校正机构实施例轴测图；

图2是本发明温度控制舱1的主视图；

图3是将图2中散热外壳1-5隐藏后的视图；

图4是本发明校正挡片机构2的轴测图；

图5是本发明校正挡片位置示意图；

附图标记说明：1.温度控制舱、2.校正挡片机构；1-1.TEC模块，1-2.温度传感器；1-3.高导热层，1-4.绝缘层，1-5.散热外壳；2-1.校正挡片，2-2.伺服电机，2-3.位置传感器，2-4.结构件；3.红外探测器前端为位置点1，4.温度控制舱为位置点2。

具体实施方式

下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

请同时参阅图1、图2、图3、图4、图5，其中，图1是本发明温度可控的红外系统非均匀校正机构一较佳实施方式的主视图，图2是温度控制舱1的主视图，图3是图2隐藏散热外壳1-5后视图，图4是校正挡片机构主视图，图5是校正挡片位置示意图。

参照图1所示，本实施例一种温度可控的红外系统非均匀校正机构由温度控制舱1、校正挡片机构2组成。所述温度控制舱1由TEC模块1-1，温度传感器1-2，高导热层1-3，绝缘层1-4，散热外壳1-5组成；所述校正挡片机构2由校正挡片2-1，伺服电机2-2，位置传感器2-3，结构件2-4等组成。通过TEC模块控制温度控制舱温度，进而控制校正挡片温度；校正挡片机构驱动到温后的校正挡片至红外探测器前端，红外系统进行非均匀校正。

参照图2、3所示，本实施例中所述温度控制舱1整体为倒U型结构的空腔，底端和两侧均为开口结构；U型侧壁均从内向外依次包括高导热层1-3、绝缘层1-4、散热外壳1-5；所述半导体制冷器模块位于高导热层与散热外壳之间，用于控制腔内温度，其冷端贴紧高导热层，热端贴紧散热外壳。所述温度传感器与半导体制冷器模块连接，用于温度闭环控制。

所述温度控制舱1由TEC模块实现温度控制，温度传感器进行温度闭环控制，高导热层将TEC冷面温度快速传导至整个温度控制舱，同时保证温度控制舱内温度均匀一致，绝缘层对温度控制舱保温隔热，散热外壳对TEC热面进行散热。

参照图4所示，本实施例所述校正挡片机构2包括校正挡片2-1、伺服电机2-2、位置传感器2-3、结构件2-4，伺服电机2-2和位置传感器2-3安装于结构件2-4上；所述校正挡片2-1安装于伺服电机2-2的输出轴上，由伺服电机2-2驱动旋转，切换红外探测器前端和温度控制舱内两个位置；通过位置传感器2-3进行校正挡片位置的闭环控制。

所述校正挡片机构伺服电机控制校正挡片在红外探测器前端(位置点1)和温度控制舱(位置点2)两个位置点进行切换，位置传感器进行位置闭环控制，非工作时校正挡片停留在位置点2。

所述温度可控的红外系统非均匀校正机构工作流程为：控制系统发出校正指令，给定校正温度T1，温度控制舱对校正挡片2-1进行温度控制(加热或制冷)，温度传感器将温度信号反馈给控制系统，到温后，控制系统控制校正挡片运动到位置点1，为红外探测器提供校正背景，红外系统进行非均匀校正，探测器读取T1温度背景响应值，然后控制校正挡片运动到位置点2；重复上述步骤，红外探测器可读取T2、T3等多个温度点响应值，根据读取的响应值红外探测器可进行两点或多点非均匀校正。

综上所述本发明通过在红外成像产品上设计一种温度可控的红外系统非均匀校正机构，通过TEC模块控制温度控制舱温度，进而控制校正挡片温度；校正挡片机构驱动到温后的校正挡片至红外探测器前端，进行非均匀校正。该机构可高度集成在红外系统内部，便于系统根据需求随时进行非均匀校正，体积小，重量轻，结构简单，可靠性、稳定性和抗冲击性高。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。