【正文】 星光及大氣輝光等的散射是造成夜間天空自然光 (即夜天光 )的主要來源，夜天光是微光夜視儀器獲取目標信息的主要光源，很好地模擬夜天光對考核微光夜視儀實際性能有重要意義。 研制的可靠性試驗設備由光應力源、電應力源、振動應力與溫度應力、監(jiān)測與記錄系統(tǒng)、設備總電源以及光具測量座等部分組成。電應力源包含強閃光監(jiān)控模塊，用來模擬戰(zhàn)場上槍炮射擊、彈藥爆炸等強閃光狀況。因此需要設計一個強閃光控制電路，由單片機控制閃光頻率。 國內外研究現(xiàn)狀 歐美各國對發(fā)展夜視技術一直非常重 視 ,均投入大量的人力、物力和財力 ,并紛紛建立國家級的實驗室來進行研究，這些發(fā)達國家還非常重視微光夜視技術的可性研究 ,并取得了顯著成效 ,可靠性水平得到了很大提高，美國等一些發(fā)達國家已經(jīng)建立了微光夜視器件及儀器性能檢測試驗室，據(jù)說可在試驗室對微光夜視儀器進實戰(zhàn)條件模擬 ,因技術保密的緣故 ,至今未見這方面的詳細報道 ,但能夠從他們有關微光夜視儀性能評價資料中分析得出他們微光夜視試驗室的一些概況， 2 估計能從光和光譜兩方面模擬野外夜天光光度和光譜特性 ,以檢測微光夜視器件及儀器的實際作戰(zhàn)能力，另外 ,國外曾報道過關于星等模擬和 日光光譜模擬的文章，但涉及到微光技術的星光及月光的光譜模擬尚未見報道。 我國微光夜視技術近年來有了長足進步 ,目前已批量生產(chǎn)二代像增強器和先進的微光夜視器材，但總體看與國外先進水平相比較還有一定差距，我國目前正加強微光夜視技術與試驗的研究 ,并結合相關新技術、新器件、新材料的研制 ,積極開發(fā)系列的微光夜視裝備，實現(xiàn)了在實驗室對微光夜視儀器進行實戰(zhàn)條件模擬 ,精確地測量微光夜視器件及儀器性能。目前 ,國內微光夜視儀可靠性試驗的總體水平已進入國際先進行列 ,但與國際領先技術尚有一定差距“十五”初 ,由長春理工大學承研的微光夜 視儀可靠性試驗系統(tǒng) ,是依據(jù)國軍標 GJB242295 要求 ,對微光夜視儀進行 MTBF 試驗的重要設備，填補了我國微光夜視儀可靠性試驗設備的空白 ,其總體技術水平達到國際先進水平 ,為國家兵器靶場考核夜視儀可靠性提供科學、準確的試驗依據(jù)，對確保我軍槍用微光夜視裝備的質量 ,促進槍用微光夜視儀的研制、生產(chǎn)具有重要意義，隨著近年來新型微光夜視儀的陸續(xù)裝備部隊 ,尤其一些中等通光孔徑、全視場超過 20 度微光夜視儀 ,其可靠性的試驗考核急需進行，對原可靠性試驗設備進行功能配套研究已立項 ,這對全面提升兵器靶場微光夜視儀可靠性試驗能力和 試驗研究水平有重大意義。 可靠性試驗發(fā)展概況 可靠性試驗裝置及要求： 光度、光譜特性檢測裝置 1)PR 一 880 型光度計及主要技術指標 PR 一 880 型光度計由美國光電探測公司生產(chǎn) ,具有高精度、高可靠性及便于攜帶等優(yōu)點。主要用于漫射光源色溫標定和目標亮度及亮度對比度的測量。在微光夜視儀光電性能標準裝置中測量微光夜視儀亮度增益 ,及測量目標靶的亮度和微光夜視儀輸出端的亮度 ,從而實現(xiàn)亮度增益這項參數(shù)的測量。圖 11 為其結構圖。 2)OL750 一 NVG 自動分光輻射測量系統(tǒng)及主要技術指標。 OL系 列 750 一 NVG 自動分光輻射測量系統(tǒng)由美國 Optronic Laboratories 公司制造 ,主要用于夜視設備的分光輻射度和光度鑒定 ,能在 380nm一 93Onm波長范圍內進行非常靈敏的分光輻射度和光度測量 .該系統(tǒng)將靈敏的 GaAs 光電倍增管信號探測系統(tǒng)與雙光柵單色儀、直視式成像光學附件結合在一起 ,能更快、更準確的測量夜視設備性能指標。 主要技術指標： 波長范圍： 380nm930nm 波長準確度： 波長精度： 3 圖 11 PR880 型光度計 可靠性試驗裝置組成簡介 微光夜視儀的可 靠性檢測一直是軍備生產(chǎn)關注問題。夜視儀在相關的光應力、電應力、溫度應力及振動應力等作用下 ,其光學、機械和電性能等參數(shù)將發(fā)生改變 ,甚至出現(xiàn)非正常工作。微光夜視儀可靠性試驗裝置應具有模擬上述外加應力的功能?？煽啃栽囼炑b置主要由應力源、應力源監(jiān)測、 CCD 相機及電源、試驗臺、監(jiān)測采集卡、圖像采集卡、計算機、系統(tǒng)電源等部分組成，其框圖如圖12 所示 : 4 圖 12 微光夜視儀可靠性試驗裝置組成框圖 應力源為 被試微光夜視儀提供滿足設計要求的各種應力 ,被試夜視儀在各種應力作用下所形成的圖像經(jīng) CCD 相機采集進行顯示 ,同時圖像經(jīng)圖像采集卡傳送至計算機中進行分析處理 ,從而對夜視儀可靠性性能指標進行測試。系統(tǒng)電源為按要求各部分供電。 本文研究內容 本文設計一個強閃光應力監(jiān)控模塊單元，主要由兩部分組成 :強閃光電源電路和強閃光應力監(jiān)控電路。 （ 1） 采用單片機作為強閃光的驅動器，控制閃光頻率。為了顯示閃光頻率，還設置了頻率顯示電路。 （ 2）對于脈沖閃光的驅動和檢測，電腦方法是最佳手段。首先要 將脈沖經(jīng)光電傳感器轉換為脈沖電信號，由單片機獲得的信號頻率經(jīng)過接口板送管理計算機處理，管理計算機接口板包括輸入接口，采集卡和緩沖寄存器，接口板插入電腦的工 SA 插槽，編制好測量程序，可采用此脈沖取一次平均值作為測量值，并根據(jù)測量需要編程。 被測夜視儀 CCD 相機 顯示器 應力源 應力源監(jiān)測 CCD 相機電源 圖像采集卡 系統(tǒng)管理機 計算機 系統(tǒng)電源 監(jiān)測采集卡 5 第二章 夜天光組成及可靠性試驗設備的組成 夜天光組成 夜天空的輻射是由各種自然輻射源的輻射綜合形成的。月光、星光、大氣輝光、以及太陽光、月光和星光的散射光是造成夜天光的主要來源。除可見光外，還包含有近紅外輻射。 太陽輻射 太陽是地球上 光輻射的主要來源。它不但是日間光源 ,而且對夜間的月光、天空輻射和地球熱輻射等都有著密切關系。 太陽是一個直徑達 1391200km的熾熱球體 ,每時每刻向宇宙空間放出巨大的能量。太陽輻射與色溫 5900k 的黑體輻射極為相似。 太陽輻射在地球表面上產(chǎn)生的照度取決于太陽在地平線上的高度角、觀察者所在的海拔高度 ,以及天空中塵埃、云霧的數(shù)量等。 月亮輻射 月亮的輻射包括月亮的反射輻射和自身輻射。 表 21列出了月球于不同高度角以及在各種月相情況下地平面上所得到的照度值。這些值是在假定天空相當晴 朗 ,取平均地 月距離 ,并按上半月和下半月取平均值的情況下得到的。 表 21 月照照度等級 月球中心的實際高度角（ ） 不同距角 下地面照度 E（ lx） ?? ?? ?? ?? ?? 月光在地球表面所造成的照度有下列特點 : (l)由于月亮位相的關系 ,從月亮反射到地球的光量 ,在滿月前后變化很快 ,兩三 天中 ,月光亮度就會減少到比滿月時的一半還小。 (2)由于月亮高度角的變化 ,月光亮度每小時都在變化 ,而且月光所造成的地面 照度的變化范圍很大。 6 (3)由于云層的覆蓋 ,月光亮度在數(shù)分鐘內就能發(fā)生明顯的變化。 星球輻射 星球對地球表面的輻射隨時間和天空位置而變化。在晴朗的夜晚 ,星光在地球表面上所產(chǎn)生的照度大約為?lx,這個照度相當于無月夜空實際光亮的1/4 左右；星光加夜間天空其它 輻射源的最大照度為?lx。 由表 23 可見 ,比零等星亮的星等是負的數(shù)。星等的照度計算如下 :若有一顆m 等星和一顆 n 等星 ,m等星比 n 等星亮 ,即 nm 則兩顆星的照度比為： ? ? mnnmEE ?? () ? ?mnEE nm ??? () 應用式 ()或式 (),即可由零等星的規(guī)定照度值 ,求出其它各星等的照度值。 夜天光輻照下的景物亮度 在夜天光輻照下 ,景物的亮度可以根據(jù)下面的基本關系 ,在已知夜天光在地面景物上所造成的照度和景物的反射比情況下計算出來 : 若設景物為漫反射體 ,則景物的光出射度為 : M=??=?L 得景物的亮度為： L=E1? （mcd 2） () 式中： E 為景物的照度（即夜天光的施照度）； 為景物的反射比。 若照度的單位取 lx,亮度的單位取 asb，那么 L=??（ asb） () 表 22列出了不同天氣情況下地面景物的照度。 表 22 不同天氣情況下地面景物的照度 天氣情況 景物照度（ lx） 無月濃云 無月中等云 無月晴朗 1/4 月晴朗 半月晴朗 滿月濃云 滿月薄云 7 表 22 續(xù)表 滿月晴朗 微明 黎明 黃昏 陰天 晴天 可靠性試驗系統(tǒng)的組成 按照槍用微光瞄準鏡可靠性試驗國軍標要求 ,所研制的可靠性試驗設備應由光應力源、電應力源、監(jiān)測與記錄系統(tǒng)、系統(tǒng)總電源以及光具測量座等部分組成 ,試驗系統(tǒng)組成框圖如圖 21 所示 : 圖 21 試驗系統(tǒng)組成框圖 光應力分系統(tǒng) 此系統(tǒng)為微光瞄準鏡提供試驗所需的目標微光環(huán)境 ,并連續(xù)監(jiān)測光源發(fā)光強度和所 施加的光應力水平 ,由積分球式光源、平行光管、穩(wěn)壓電源、光照度監(jiān)測等組成。積分球式光源由大小兩個積分球對接而成。小積分球部分又稱燈室系統(tǒng) ,光應力分系統(tǒng) 被測瞄準鏡 CCD 攝像機 監(jiān)視 攝像機電源 電應力源 試驗臺 （系統(tǒng)管理機） 圖像采集卡 計算機 電應力監(jiān)測 監(jiān)測采集卡 系統(tǒng)總電源 光應力監(jiān)測 8 是由燈座調節(jié)一機構、散熱屏蔽球體漫射面 ,以及可更換三種透過率板的切換機構等組成。小積分球出口與大積分球對接 ,使小積分球漫射的特定光能量經(jīng)出口進入大積分球 ,再進一步均勻漫反射 ,在大積分球的四個輸出口給出要求的均勻光照度。大積分球內徑為 1000mm,右半球沿赤道面對稱分布四個出射孔 ,四個輸出口分別與平行光管的物鏡像面 (焦面 )對接 ,四組光應力試驗系統(tǒng)呈輻射狀與積分球四個出射孔各自 對接。通過切換透過率板與改變小積分球出口大小使平行光管物鏡輸出試驗所需的各檔光照度 ,每具平行光管均有更換分辮率板的手動切換裝置 ,可將所需對比度的分辮率圖案嚴格沿焦面內切換到中 ,心視場對應的位置。被試樣機、 CCD 攝像機可通過導軌上的專用夾具及支座分別固定到合適位置上 ,并與平行光管共軸。相鄰兩光應力試驗系統(tǒng)間夾角約為 ,以確保調試者目測時有足夠的操作空間。 電應力分系統(tǒng) 按試驗條件為被試微光瞄準鏡施加周期變化的電應力 ,同時監(jiān)測電應力源電壓的穩(wěn)定度 ,確保所加電應力水平。 振動應力 分系統(tǒng) 按照國軍標規(guī)定 ,檢測系統(tǒng)應對微光瞄準鏡進行定振幅、變頻、變加速度的三維正弦振動試驗 ,并且選用的振動臺不僅具有正弦振動功能 ,還應具有隨機振動功能。振動試驗的等級一般由三個參數(shù)確定一頻率范圍、振動幅值、耐久試驗的持續(xù)時間。 監(jiān)測與記錄分系統(tǒng) 該系統(tǒng)能同時攝取與處理四路視頻圖像 ,連續(xù)監(jiān)測試驗系統(tǒng)工作狀態(tài) ,控制光、電應力源 ,具有故障提取、判別、重放、結果處理等項功能。監(jiān)測與記錄分系統(tǒng)由攝