基于多光轴校正设备的红外目标模拟器

图 1 多光轴校正设备光路图

宽光谱光电系统能否发现目标取决于三点，目标的尺寸，目标的距离和到达接收位置目标的辐射。目标的尺寸越大，距离越短，则在宽光谱光电系统内部红外探测器成像光斑标尺寸越大，越容易发现，同时目标的距离越短，进入系统红外光路辐射越强，在探测器上显示的目标越亮，越容易发现。

如何生成一个具备实物特性的目标，就要从目标尺寸和目标辐射两个方向考虑。

图 2  光斑尺寸和实际目标尺寸对应关系

通过多光轴校正设备生成的目标在红外探测器的生成的图像尺寸应该和实际目标生成的图像尺寸一致。

多光轴校正光路如图1所示，星点靶位于平行光管焦点处，高温黑体发出的红外光打在星点靶上经过光管后以平行光出射，模拟无穷远处的目标。由于系统一般距离实际目标很远，成像的光斑很难分辨出轮廓，所以可用星点靶作为模拟目标。假设靶标尺寸为b，平行光管的焦距为f,那么靶标在红外探测器生成光斑的尺寸为x₂：

由于x₁和x₂应该相等，所以可以通过上面公式的计算选择合适尺寸的星点靶作为模拟目标。

目标的辐射通过黑体来模拟，实际目标发出到达宽光谱光电系统入瞳处的辐射可通过MODTRAN软件得出，一般用辐照度E来表示。多光轴校正设备的出瞳处辐照度E应该和通过MODTRAN软件模拟出的值相等。

黑体的辐射主要和有效辐射面积和温度T有关。当目标的尺寸和实际距离的固定时，靶标的口径尺寸是固定的，黑体的有效辐射面积就是星点靶孔径面积S_m。此时实际的E已知，我们可以根据下面的公式计算出黑体的温度T。

在某一平衡温度下，黑体的总辐出度某一波长范围内的黑体辐射为：

其中，L_m（λ，T）为出瞳处辐亮度，单位w·cm^-2；τ_m 为光学系统透过率。

根据出瞳处辐照度为单位面积接收到的光通量的关系，有：

图 3 目标辐射示意图

根据计算结果将黑体的温度调节到对应值，就可以实现目标的辐射模拟。

综上，多光轴校正设备不仅具备光轴一致性校正功能，还能够评估宽光谱光电系统的目标发现能力。它可以生成接近真实目标的辐射光谱，模拟辐射能量、目标大小及运动特性的点目标，从而为宽光谱光电系统的精确检测和性能评估提供全面支持。