内外定标结合的辐射特性测量方法

张涛

摘 要：提出了一种内外定标结合的辐射特性测量方法，克服了外定标时使用的面源黑体温度范围不足的缺点，使用面源低温黑体对全系统低温段进行外标定，而后使用腔型高温黑体对部分光学系统高温段进行内标定，而后消除杂散辐射、暗电流等影响，将线性温度段扩展至全系统。实验结果证明内外定标结合的方法可有效提高测量精度。

关键词：红外相机；辐射特性测量；光电经纬仪

中图分类号：TP333.3 文献标识码：A 文章编号：2095-2163（2014）06-

Abstract： A method combined inner and outer calibration of radiation measurement is proposed in the paper. The disadvantage of low temperature range of area blackbody is avoided. The area blackbody is used for outer calibration in low temperature range for the full optical system and the tune blackbody is used for inner calibration in high temperature range for part of optical system. The affect of stray radiation and dark current is avoided and the linear temperature range is extended to the full system. Experiment results show that a high precision measurement is achieved with the inner and outer calibration

Key words： IR Camera； Radiation Measurement； Electric-optical Theodolite

0 引 言

近年来随着红外传感器和红外光学的发展，目标的红外辐射特性已经成为目标特性测量的重要领域[1]。目标红外辐射特性直接反映了目标的物理特征，获取红外辐射特性可以反演得到目标辐射亮度、温度和辐射强度[2]。

例如在靶场测量领域，获取目标红外辐射特性有助于目标识别和目标特征获取，对于其他特征不明显的隐身目标，更具有重要的意义。

对于目标红外辐射特性的获取，一般有两种手段，一是仿真计算，二是辐射测量实验[3-4]。

具体来说，仿真计算是根据目标物理特征如材质、飞行速度、飞行高度等参数进行理论计算，虽不受场地环境影响，但缺乏验证方法，只能作为一种辅助手段或提供理论分析依据。在实际使用中，只有通过辐射测量实验才能得到目标的真实特性。

通常，可将辐射测量实验分为三个步骤，红外系统辐射定标，红外辐射特性测量和红外辐射特性反演。在红外辐射特性测量中，大气会对目标的辐射特性产生吸收、散射，而大气自身的辐射又会叠加在目标辐射特性上，同时还存在地面吸收、散射、辐射等因素，所以需要对大气透过率、程辐射进行测量以便在反演时获得目标自身的真实辐射特性。

1 红外辐射特性测量定标

在红外辐射特性测量系统工作之前，首先要对测量系统的特性进行定标，确定测量系统的线性度，同时通过分析定标数据和理论分析的目标温度，得出切换红外传感器积分时间和切换光学系统中性滤光片的档位策略，由此而使得目标成像灰度值处于测量系统线性度比较理想的区域内。

1.1外定标和内定标

4 结束语

使用内外定标结合的算法，可以有效解决没有大面阵高温黑体无法对全系统进行全温度范围标定的问题，并且可以显著提高测量精度，实验结果表明测量精度可从5.8%提高至2.8%。同时，实验结果还进一步证明对于高温目标，短波红外的测量精度更高，此结论可为设备布站、设备总体设计和任务方案制定提供有益参考及必要依据。

参考文献：

[1] 袁轶慧，张俊举，等.飞行弹丸表面温度与红外辐射特性测量研究[J].兵工学报，2010，31（8）： 1090-1094.

[2] 杨威，张建奇，等.飞行弹丸红外辐射特性的理论计算[J].红外与激光工程，2005，34（1）：42-45.

[3] 夏新林，艾青，等.飞机蒙皮红外辐射的瞬态温度场分析[J]. 红外与毫米波学报，2007，26（3）：174-177.

[4] 刘涛，姜卫东等.弹道中段目标动态红外辐射特性仿真计算[J].红外与激光工程，2008，37 （6）：955-958.

[5] 韩玉阁，宣益民.大气传输特性对目标与背景红外辐射特性的影响[J].应用光学，2002，23 （6）：8-11.