一种野外用紫外动态目标模拟系统的制作方法

本发明属于带有紫外辐射特性物体(如导弹等)目标模拟技术领域，涉及一种野外用紫外动态目标模拟系统。

背景技术：

当带有紫外辐射特性物体(如导弹等)在攻击目标时，需要告警系统迅速做出反应。目前以“紫外日盲”特性为基础的紫外告警是较为先进和常见的告警手段。在进行告警系统测试研究时，实际发射带有紫外辐射特性物体(如导弹等)各项成本太高，且为了提高测试研究的便利性和安全性，需要研究一种装置用以模拟带有紫外辐射特性物体(如导弹等)真实紫外辐射特性及其逼近告警器的过程。

目前可查阅资料主要是文章，(1)对比期刊《红外与激光工程》中，作者许强，金伟其的文章“导弹逼近紫外动态辐射特性分析及物理仿真”。该导弹紫外辐射模拟器采用模块化设计，由辐射源、调制器、控制器、编程器等组成。位于辐射源出射口处的机械调制机构实时接收来自控制器发出的机械运动指令，控制紫外辐射的强度随时间迅速连续变化，以满足模拟导弹紫外辐射强度的要求。辐射调节机构部分讲到“调制机构采用电机驱动机械快门，步进电机以64细分精度使辐射器的紫外辐射变化呈准连续”，并未提及对于不同辐射强度变化曲线与电机驱动快门所做何种运动对应的具体计算方法。该文章中所属模拟器用于实验室。(2)对比长春理工大学徐春云的硕士学位论文《日盲紫外目标模拟光学系统研究》。该文在第三章将紫外目标模拟方案分为了远场紫外目标模拟和近场紫外目标模拟两部分。远场紫外模拟系统由福射器、控制器和电源等部分组成。文中讲述“调制机构通过程序控制器，根据设定好的辐射曲线输出福射强度，产生导弹曲线，实现对紫外目标的模拟。在光源出射口处安放一个电动光阑，通过控制光栅叶片的开关状态来控制福射能量。这样就可以模拟远近不同的导弹福射的能量”。近场紫外模拟系统部分提到“外调制部件为受控线性可变中性滤光片或程控电子快门，通过迅速开关来模拟导弹接近时火箭发动机工作的瞬时特征。电子快门可由多个薄金属片组成,在电机带动下实现改变通光口径大小，调节系统的光通量,模拟出导弹的福射特性。”同样未提及对于不同辐射强度变化曲线与电动光阑或受控线性可变中性滤光片或程控电子快门所做何种运动对应的具体计算方法。

这是工程实践中一个很重要的问题，即光阑采用多少个叶片，叶片大小，以及对应于不同辐射强度变化曲线，光阑出射面积随时间的变化曲线，驱动电机在哪几个阶段做怎样的加速度、变加速度、匀速等运动，才能使得光源发出的光通过光阑后实际出射的辐射强度曲线是我们想要的，这些以上报道均未提及。其他专利、文章也未见此类报道。

技术实现要素：

(一)发明目的

本发明的目的是：提供一种野外用紫外动态目标模拟系统，模拟导弹在不同攻角、不同距离及不同大气条件下的紫外辐射特性及其逼近告警器的过程。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种野外用紫外动态目标模拟系统，其包括紫外光源模块、光能调制模块及扩束透镜组模块，光能调制模块包括衰减片轮盘和控制电机，衰减片轮盘的旋转中心轴连接控制电机，衰减片轮盘靠近圆周边缘排布了若干均匀分布的安装孔，安装孔内安装衰减片，各个衰减片对光源辐射强度衰减的倍数不同；将模拟系统放置在距告警系统探测器模拟距离处，调节光能调制模块，通过转动衰减片轮盘，每次只有一个衰减片置于光路中，紫外光源模块发出的光均匀照射到衰减片上，通过衰减片衰减，光源辐射强度变化，光束再经过扩束透镜组模块扩束，使得远距离处可在较大范围探测到紫外信号；根据带有紫外辐射特性物体实际情况下不同的攻角、距离和大气条件变化时所对应的告警探测器接收到的光照度的变化数据，通过辐射面照度等效计算转化为此目标模拟系统出射的辐射强度的变化，通过改变模拟系统出射辐射强度，从而实现带有紫外辐射特性物体不同攻角、距离和大气条件的模拟。

其中，所述衰减片轮盘上按照顺时针或逆时针转动方向，按衰减倍数从小到大排列衰减片，控制衰减片轮盘转速，以模拟带有紫外辐射特性物体逼近告警系统接收器的时间，即达到模拟带有紫外辐射特性物体以不同速度逼近告警器的过程。

其中，所述紫外光源模块中，光源选取光谱范围在180nm-400nm的氘灯。

其中，所述衰减片及光学扩束透镜组选用紫外石英材质。

其中，所述扩束透镜组每个透镜每个表面上均镀制增透膜。

其中，所述衰减片通过在紫外石英基底上镀制高低折射率叠加的介质膜达到不同衰减倍数效果。

其中，动态目标模拟时，将告警接收器放在相对于模拟系统距离l处，不同距离处辐射照度公式为：

ps为特定攻角下带有紫外辐射特性物体的辐射强度，l是所要模拟计算的距离，τl是该距离处相应大气条件下的大气透过率；

当衰减片透过率为100％，即衰减片轮盘转到空位时，探测器接收到的辐射照度为：

po为光源辐射强度，r是探测器相对模拟器实际放置距离，τr是r距离处相应大气条件下的大气透过率；

衰减片的透过率计算公式如下：

e0是模拟器与告警探测器相距r距离时，衰减片盘转到空位时，探测器探测到的辐射照度；el是模拟带有紫外辐射特性物体逼近告警器l距离，告警探测器实际应该探测到的辐射照度；

经过公式推导得到不同透过率的衰减片对应模拟距离公式如下：

计算出所模拟距离对应的衰减片透过率，依次均匀分布于衰减片盘上，转动衰减片盘即可模拟带有紫外辐射特性物体逼近告警器过程。

(三)有益效果

上述技术方案所提供的野外用紫外动态目标模拟系统，具有以下有益效果：

(1)此种紫外动态目标模拟系统相较于发射真实带有紫外辐射特性物体，极大的降低了人力财力物力成本，产生了较大的经济效益和提高了测试研究的便利性和安全性。

(2)此种紫外动态目标模拟系统有较大的辐射出射立体角，因此可以适应探测器相对模拟器静止状态和相对运动状态以实现导弹不同攻角、距离和大气条件的模拟。

(3)此种紫外动态目标模拟系统，通过控制衰减片盘转速，以控制模拟导弹逼近告警系统接收器的时间，即可达到模拟导弹以不同速度逼近告警器的过程。

(4)此种紫外动态目标模拟系统的调制模块原理简单、工程上可实施性强，所需要具体模拟的角度、距离和大气条件和衰减片一一对应，通过更换衰减片盘上的衰减片可对带有紫外辐射特性物体不同攻角、距离和大气条件的模拟，且当电动调节机构出现问题无法工作时，依旧可以通过手动调节完成模拟过程。

附图说明

图1为本发明模拟系统原理图。

图2为衰减片轮盘示意图。

图3为光学扩束透镜组示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

本发明设计了一种供告警系统测试用的野外用紫外动态目标模拟系统，以模拟带有紫外辐射特性物体(如导弹等)在不同攻角、不同距离及不同大气条件下的紫外辐射特性及其逼近告警器的过程。根据带有紫外辐射特性物体(如导弹等)实际情况下不同的攻角、距离和大气条件变化时所对应的告警探测器接收到的光照度的变化数据，通过辐射面照度等效计算转化为此目标模拟系统出射的辐射强度的变化，通过改变模拟系统出射辐射强度，从而实现带有紫外辐射特性物体(如导弹等)不同攻角、距离和大气条件的模拟。

参照图1所示，本发明模拟系统包括紫外光源模块、光能调制模块及扩束透镜组模块，光能调制模块包括衰减片轮盘和控制电机，衰减片轮盘的旋转中心轴连接控制电机，衰减片轮盘的上靠近圆周边缘排布了均匀分布的安装孔，安装孔内安装衰减片，各个衰减片对光源辐射强度衰减的倍数不同；将模拟系统放置在距告警系统探测器模拟距离处，调节光能调制模块，通过转动衰减片轮盘，每次只有一个衰减片置于光路中，紫外光源模块发出的光均匀照射到衰减片上，通过衰减片衰减，光源辐射强度变化，光束再经过扩束透镜组模块扩束，使得远距离处可在较大范围探测到紫外信号；根据带有紫外辐射特性物体(如导弹等)实际情况下不同的攻角、距离和大气条件变化时所对应的告警探测器接收到的光照度的变化数据，通过辐射面照度等效计算转化为此目标模拟系统出射的辐射强度的变化，通过改变模拟系统出射辐射强度，从而实现带有紫外辐射特性物体(如导弹等)不同攻角、距离和大气条件的模拟。

衰减片轮盘上按照顺时针或逆时针转动方向，按衰减倍数从小到大排列衰减片，控制衰减片轮盘转速，以模拟带有紫外辐射特性物体(如导弹等)逼近告警系统接收器的时间，即可达到模拟带有紫外辐射特性物体(如导弹等)以不同速度逼近告警器的过程。

将模拟系统辐射强度的变化转化为探测器接收到的光照度的变化前，需考虑辐射能量从光源到衰减片再到扩束透镜组过程中材料本征吸收等因素引起的损失，对光能损失进行估算。

将告警接收器放在相对于模拟系统模拟距离处，调节模拟系统以模拟带有紫外辐射特性物体(如导弹等)逐渐逼近的过程。不同距离处辐射照度公式为：

ps为特定攻角下带有紫外辐射特性物体(如导弹等)的辐射强度，l是所要模拟计算的距离，τl是该距离处相应大气条件下的大气透过率。

当衰减片透过率为100％，即衰减片轮盘转到空位时，探测器接收到的辐射照度为：

po为光源辐射强度，r是探测器相对模拟器实际放置距离，τr是r距离处相应大气条件下的大气透过率。

衰减片的透过率计算公式如下：

e0是模拟器与告警探测器相距r距离时，衰减片盘转到空位时，探测器探测到的辐射照度。el是模拟带有紫外辐射特性物体(如导弹等)逼近告警器l距离，告警探测器实际应该探测到的辐射照度。

经过公式推导可以得到不同透过率的衰减片对应模拟距离公式如下：

计算出所模拟距离对应的衰减片透过率，依次均匀分布于衰减片盘上，转动衰减片盘即可模拟带有紫外辐射特性物体(如导弹等)逼近告警器过程。

计算不同攻角和不同大气条件的逼近过程时，只需要将相应数据带入公式(4)计算即可。

通过控制衰减片盘转速，以控制模拟带有紫外辐射特性物体(如导弹等)逼近告警系统接收器的时间，即可达到模拟带有紫外辐射特性物体(如导弹等)以不同速度逼近告警器的过程。

紫外光源模块中，光源选取光谱范围在180nm-400nm的氘灯，其在250nm发出的光谱辐射强度为1.0×10-4w/sr/nm，满足使用要求。

模拟系统波段为紫外波段，要求光学材料可以透过紫外辐射，这些材料种类非常少，在光学设计时不但要考虑到系统的透过率，还要考虑到系统的成像质量，通过对多种材料的对比，采用在紫外光谱特性良好的紫外石英作为衰减片及光学扩束透镜组基底材料。

在扩束透镜组每个表面上均镀制增透膜，提高透过率，减少光能量损失。衰减片通过在紫外石英基底上镀制高低折射率叠加的介质膜达到不同衰减倍数效果。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

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