Измерение радиометрических характеристик широкоапертурной модели чёрного тела -в составе стенда термовакуумных испытаний оптико-электронной аппаратуры

Васильев В.Н., Гулько А.А., Жданов К.В., Линский П.М., Никитин Н.В., Сиразетдинов В.С.

Полный текст на elibrary.ru

Ссылка для цитирования:

Васильев В.Н., Гулько А.А., Жданов К.В., Линский П.М., Никитин Н.В., Сиразетдинов В.С. Измерение радиометрических характеристик широкоапертурной модели чёрного тела в составе стенда термовакуумных испытаний оптико-электронной аппаратуры // Оптический журнал. 2025. Т. 92. № 10. С. 52–63. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2025-92-10-52-63

Vasil’ev V.N., Gulko A.A., Zhdanov K.V., Linsky P.M., Nikitin N.V., Sirazetdinov V.S. Radiometric characteristics measurements for wide-aperture blackbody model incorporated into thermovacuum facility for optoelectronic equipment testing [In Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2025. T. 92. № 10. P. 52–63. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2025-92-10-52-63

Ссылка на англоязычную версию:

Аннотация:

Предмет исследования. Радиометрические характеристики излучения плоской широкоапертурной модели чёрного тела диаметром 380 мм, в их числе: яркостная температура и распределение температуры по излучающей поверхности, угловой диапазон, в котором модель чёрного тела можно считать ламбертовским излучателем. Цель. Создание на базе исследуемой широкоапертурной модели чёрного тела установки для высокоточной радиометрической калибровки оптико-электронной аппаратуры с многоканальными фотоприёмниками, выполняемой в едином цикле оптотехнических испытаний аппаратуры в условиях вакуума и пониженных температур. Метод. Калибровка и измерения распределения яркостной температуры по излучающей поверхности широкоапертурной модели чёрного тела выполнялись путём компарирования яркости её излучения и излучения от прецизионной полостной модели чёрного тела в инфракрасном диапазоне длин волн. Основные результаты. В условиях вакуума выполнена калибровка по яркостной температуре излучающей поверхности широкоапертурной модели чёрного тела в диапазоне температур от 240 К до 386 К. Неравномерность распределения яркостной температуры по излучающей поверхности не превышает 0,5 К. В пределах углового поля 75° излучающую поверхность можно считать ламбертовским излучателем. Практическая значимость. Созданы технические средства получения данных, необходимых для высокоточных оценок обнаружительных характеристик оптико-электронной аппаратуры дистанционного зондирования Земли космического базирования с многоэлементными инфракрасными фотоприёмными устройствами, работающими в режиме ограничения внешним фоновым излучением.

Ключевые слова:

широкоапертурная модель чёрного тела, распределение яркостной температуры, радиометрическая калибровка, ламбертовский излучатель

Коды OCIS: 030.5630, 230.0230

Список источников:

1. Ковтонюк Н.Ф., Мисник В.П., Соколов А.В. Сигнально-шумовые характеристики бортовой аппаратуры наблюдения с многоэлементными формирователями сигналов телевизионных изображений // Космические информационно-управляющие системы. 2008. № 2. С. 117–123.
Kovtonyuk N.F., Misnik V.P., Sokolov A.V. Signal - noise characteristics of on-board observation equipment with multi-element signal generators for television images // Space information and control systems. 2008. № 2. P. 117–123.
2. Маркин В.А. Порог чувствительности инфракрасных приборов, построенных на матричных приёмниках // Оптический журнал. 2005. Т. 77. № 11. С. 51–57.
Markin V.A. The sensitivity threshold of IR devices based on array photodetectors // J. Opt. Technol. 2005. V. 72. № 11. P. 849–854.  https://doi.org/10.1364/JOT.72.000849
3. Finfrock D.K. Design and installation of thermoelectric thermal reference sources for infrared systems // Proc. SPIE. 2001. V. 4372. P. 143–153. https://doi.org/10.1117/12.439149
4. Zhou H., Liu S., Lai R., Wang D., Chang Y. Solution for the nonuniformity correction of infrared focal plane arrays // Applied Optics. 2005. V. 44. № 15. P. 2928–2932. https://doi.org/10.1364/AO.44.002928
5. Бехтин Ю.С., Баранцев А.А., Соляков В.Н., Медведев А.С. Аппаратно-программный комплекс цифровой обработки сигналов многорядных матричных фотоприемных устройств // Прикладная физика. 2007. № 3. С. 77–84.
Bekhtin Yu.S., Barantsev A.A., Solyakov V.N., Medvedev A.S. // The hard- and software of digital image processing for infrared linear TDI FPA // Applied Physics. 2007. № 3. P. 77–84. https://doi.org/10.51368/1996-0948-2007-3-77-84
6. Qian W., Chen Q., Guan Gu Z. Correction method for stripe nonuniformity // Applied Optics. 2010. V. 49. № 10. P. 1764–1773. https://doi.org/10.1364/AO.49.001764
7. Liang K., Yang C., Peng L., Zhou B. Nonuniformity correction based on focal plane array temperature in uncooled long-wave infrared cameras without a shutter // Applied Optics. 2017. V. 56. № 4. P. 884–889. https://doi.org/10.1364/AO.56.000884
8. Васильев В.Н., Дмитриев Д.И., Тихонов С.В. Модель протяженного абсолютно черного тела для проведения энергетической калибровки оптико-электронных приборов дистанционного зондирования Земли // Оптический журнал. 2009. Т. 76. № 9. С. 71–75.
Vasil’ev V.N., Dmitriev I,Yu., Tikhonov S.V. Simulator of an extended absolute blackbody for energy calibration of optoelectronic devices for remote probing of the Earth // J. Opt. Technol. 2009. V. 76. № 9. P. 578–581.  https://doi.org/10.1364/JOT.76.000578
9. Васильев В.Н., Дмитриев Д.И., Линский П.М., Никитин Н.В. Исследование характеристик бортового калибратора для космического инфракрасного радиометра // Оптический журнал. 2014. Т. 81. № 9. С. 10–14.
Vasil’ev V.N., Dmitriev I.Yu., Linsky P.M., Nikitin N.V., Tomeev K.A. Study of the characteristics of an on-board calibrator for a space-based IR radiometer // J. Opt. Technol. 2014. V. 81. № 9. P. 490–493. https://doi.org/10.1364/JOT.81.000490
10. Ходунков В.П. Способ градуировки приборов тепловизионных и устройств для его осуществления // Патент РФ № RU2755093C1. 2021.
Khodunkov V.P. Method for calibration of the thermal imaging devices and the device for its implementation // RF Patent № RU2755093C1. 2021.
11. Довгилов Н.Л., Морозова С.П., Алексеев С.В. и др. Вакуумная широкоапертурная модель чёрного тела в диапазоне температур 223,15–423,15 К для радиометрической калибровки оптико-электронной аппаратуры наблюдения Земли // Измерительная техника. 2023. № 8. С. 60–66.
Dovgilov N.L., Morozova S.P., Alekseev S.V. et al. Vacuum large-aperture blackbody model in the temperature range of 223.15–423.15 K for radiometric calibration of the OEA Earth observation // Measuring Equipment. 2023. № 8. P. 60–66.  https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2023-8-60-66
12. Ландсберг Г.С. Оптика. М.: Физматлит, 2021. 852 с.
Landsberg G.S. Optics. Moscow: Fizmatlit, 2021. 852 p.
13. Довгилов Н.Л., Морозова С.П., Алексеев С.В. и др. Широкоапертурная модель черного тела для калибровки оптико-электронной аппаратуры дистанционного зондирования Земли // Системы наблюдения, мониторинга и дистанционного зондирования Земли / Материалы XIX научно-технической конференции. Москва. Зеленоград. 2023. С. 77–86.
Dovgilov N.L., Morozova S.P., Alekseev S.V. et al. Large-aperture blackbody model for calibration of the optoelectronic equipment for Earth remote sensing // Earth observation, monitoring and remote sensing systems // Materials of the XIX scientific and technical conference. Moscow, Zelenograd. 2023. P. 77–86.
14. Дмитриев И.Ю., Завацкая А.В., Линский П.М. Сиразетдинов В.С. Внеосевой охлаждаемый коллиматор с апертурой 600 мм в составе термовакуумного испытательного стенда // Оптический журнал. 2024. Т. 91. № 9. С. 40–52.  http://doi.org/10.17586/1023-5086-2024-91-09-40-52
Dmitriev I.Yu., Zavatskaya A.V., Linsky P.M., Sirazetdinov V.S. Off-axial cooled collimator with 600-mm aperture as part of the thermovacuum test facility // J. Opt. Technol. 2024. V. 91. № 9. P. 601–608.  https://doi.org/10.1364/JOT.91.000601

15. Ivanov V.S., Lisiansky B.E., Morozova S.P., Sapritsky V.I., Melenevsky U.A., Liang Yan Xi, Liang Pei. Medium-background radiometric facility for calibration of sources or sensors // Metrologia. 2000. V. 37. P. 599–602. https://doi.org/10.1088/0026-1394/37/5/58 https://doi.org/10.1088/0026-1394/37/5/58
16. Morozova S.P., Parfentiev N.A., Lisiansky B.E., Sapritsky V.I., Dovgilov N.L., Melenevsky U.A., Gutschwager B., Monte C., Hollandt J. Vacuum variabletemperature blackbody VTBB10 // Int. J. Thermophys. 2008. V. 29. P. 341–351. https://doi.org/ 10.1007/s10765-007-0355-z