在用于评价红外成像系统性能的测试方法中,最小可分辨温差是需要测量的主要参数之一,它能够定量地反映出红外成像系统的灵敏度和分辨率。在经典的MRTD测试方法中,靶标和环境、靶标和黑体间都存在着换热,这种换热会对温差调节的灵活性和准确度造成影响。同时,靶标和黑体的组合使得无法获得连续可调的温差,限制了针对红外成像设备的测试能力。本文为了解决当前红外成像系统性能测试中尚存的问题,设计了一种温差可调的单元组合式空腔阵列。基于该阵列的结构模型,对其单元表面发射率进行理论分析,得出槽深宽比是影响单元表面发射率的最主要因素。根据接触式测量法原理,搭建相应的实验室测量系统,分别进行了发射率稳定性实验和温差功能测试。结果表明,单元组合式空腔阵列能够通过改变加热温度实现温差调节,可用于红外成像系统性能测试。在测温过程中,为了先确定物体表面的发射率,常用的辅助方法是采用发射率已知的物体作为参考物体。但是目前使用的参考物体有两个缺点,一是测温区间不够宽;二是在工作温度区间内,参考物体的发射率是一个定值,不能调节。本文对上述单元组合式空腔阵列结构加以改进,设计了一种深度渐变式空腔阵列。采用红外热像仪拍摄红外热图像,所选不同区域的表观温度各不相同,其大小由各单元表面发射率决定。实验测量了不同温度下样品表面三个区域的单元表面发射率值,结果表明,深度渐变式空腔阵列表面在法向具有稳定的发射率分布,可提供不同发射率的表面单元。