棱镜—光栅型短波红外成像光谱仪关键技术研究

发布时间：2022-07-11 12:09

　　成像光谱仪是光学成像技术与光谱分析技术的融合,可在获得目标图像信息的同时获得其对应光谱信息,是一种综合获取目标信息的光学仪器。成像光谱仪把成像技术和光谱技术有机的结合了起来,通过“狭缝”的引入恰到好处的协调了成像与光谱的矛盾,可以同时采集目标的图像信息和光谱信息,从而获得目标的成像光谱数据立方体,从数据立方体中便可以提取出对应的空间图像以及空间图像中任一位置的光谱曲线,即实现了成像技术与光谱技术的融合。目前成像光谱仪已广泛应用于航空航天遥感、医学检测与诊断、矿产资源勘探、环境监测以及军事侦察与伪装识别等诸多领域。并且随着国内对于成像光谱技术的不断推广,可覆盖太阳反射光谱区的成像光谱仪的应用需求日益强烈,并且伴随着近几年无人机技术的飞速发展,适用于无人机载的小型化便携式的短波红外成像光谱仪的需求更是日益迫切。鉴于此,本文展开了对于棱镜-光栅型短波红外成像光谱仪的研究,目标是研制具有自主知识产权的短波红外成像光谱仪,针对棱镜-光栅型短波红外成像光谱仪的设计、加工及装调过程中的一些关键问题开展相关研究,突破棱镜-光栅型短波红外成像光谱仪研制的关键技术。本论文的主要研究内容有:1.棱镜-光栅型... 

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【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 论文的研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
    1.3 主要研究内容及结构安排
        1.3.1 论文研究内容
        1.3.2 论文结构安排
第2章 成像光谱仪的理论基础
    2.1 引言
    2.2 成像光谱仪的原理
        2.2.1 成像光谱仪的基本工作原理
        2.2.2 成像光谱仪的性能参数
    2.3 成像光谱仪的分类
        2.3.1 按工作波段分类
        2.3.2 按分光原理分类
        2.3.3 按扫描方式分类
    2.4 棱镜-光栅型短波红外成像光谱仪关键技术分析
        2.4.1 棱镜-光栅型短波红外成像光谱仪光学系统的设计技术
        2.4.2 短波红外成像光谱仪探测器的校正技术
        2.4.3 棱镜-光栅型短波红外成像光谱仪系统的装调技术
        2.4.4 棱镜-光栅型短波红外成像光谱仪的光谱定标及仪器测试技术
    2.5 本章小结
第3章 棱镜-光栅型短波红外成像光谱仪光学系统设计及公差分析
    3.1 引言
    3.2 棱镜-光栅型短波红外成像光谱仪望远系统设计
        3.2.1 望远系统的性能参数
        3.2.2 望远系统的初始结构选型与优化设计
        3.2.3 望远系统的性能评价
    3.3 棱镜-光栅型短波红外成像光谱仪分光系统设计
        3.3.1 棱镜-光栅模块的建模分析
        3.3.2 分光系统的优化设计
        3.3.3 分光系统的谱线弯曲和色畸变
    3.4 望远系统与分光系统的一体化优化设计
    3.5 棱镜-光栅型短波红外成像光谱仪光学系统的公差分配与分析
        3.5.1 光学系统公差分析的基本原理
        3.5.2 棱镜-光栅型短波红外成像光谱仪光学系统公差分配结果
    3.6 本章小结
第4章 HgCdTe短波红外探测器校正技术研究
    4.1 引言
    4.2 HgCdTe短波红外探测器坏像元校正技术研究
        4.2.1 探测器坏像元的产生及分类
        4.2.2 探测器坏像元校正的基本原理与方法
        4.2.3 探测器坏像元校正的实验结果及分析
    4.3 HgCdTe短波红外探测器非均匀性校正技术研究
        4.3.1 探测器响应非均匀性的产生
        4.3.2 探测器非均匀性校正的基本原理与方法
        4.3.3 探测器非均匀性校正的实验结果及分析
    4.4 HgCdTe短波红外探测器综合校正技术的研究
        4.4.1 坏像元校正与非均匀性校正先后顺序的讨论
        4.4.2 不同校正顺序下的实验结果分析
        4.4.3 探测器综合校正的外景实验结果
    4.5 本章小结
第5章 棱镜-光栅型短波红外成像光谱仪装调技术研究
    5.1 引言
    5.2 棱镜-光栅型短波红外成像光谱仪装调基本原理
        5.2.1 光学仪器装调的基本原则
        5.2.2 棱镜-光栅型短波红外成像光谱仪的装调要求
        5.2.3 632.8nm可见光辅助装调的基本原理
    5.3 棱镜-光栅型短波红外成像光谱仪望远系统的装调
    5.4 棱镜-光栅型短波红外成像光谱仪分光系统装调
        5.4.1 准直组和成像组的装调
        5.4.2 入射狭缝的调焦
        5.4.3 棱镜-光栅分光模块的装调
        5.4.4 分光系统整体的装调
        5.4.5 探测器的调焦
        5.4.6 入射狭缝滚转调节及探测器滚转调节
    5.5 棱镜-光栅型短波红外成像光谱仪整机联调
    5.6 本章小结
第6章 棱镜-光栅型短波红外成像光谱仪光谱定标及仪器测试
    6.1 引言
    6.2 棱镜-光栅型短波红外成像光谱仪光谱定标
        6.2.1 光谱定标的基本原理
        6.2.2 光谱定标单色仪的研制
        6.2.3 光谱定标实验及定标数据分析
    6.3 棱镜-光栅型短波红外成像光谱仪的仪器测试
    6.4 本章小结
第7章 总结与展望
    7.1 论文工作总结
    7.2 创新之处
    7.3 工作展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果


【参考文献】：
期刊论文
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[2]金属框结构对碲镉汞红外焦平面调制传递函数的影响[J]. 张瞳,林春,陈洪雷,孙常鸿,林加木,王溪.  光学学报. 2018(05)
[3]偏轴式扫描三光栅单色仪[J]. 陈建军,崔继承,刘嘉楠,杨晋,孙慈.  红外与激光工程. 2018(02)
[4]医用显微成像光谱仪的光谱定标技术[J]. 魏巍,崔继承,唐玉国,孙慈,潘明忠.  光学精密工程. 2016(05)
[5]精密卧式加工中心回转工作台蜗轮蜗杆机构的装配及调整分析[J]. 张桂花,李江艳,杨鹏刚.  中国新技术新产品. 2015(24)
[6]机载轻小型高分辨率成像光谱仪光学系统设计[J]. 王保华,阮宁娟,郭崇岭,王媛媛,王铮,钟晓明.  光学学报. 2015(10)
[7]空间调制干涉型和衍射光栅型成像光谱仪信噪比性能的分析比较[J]. 靳阳明,王岩,赵知诚,陈新华,宋文宝,沈为民.  光学学报. 2015(09)
[8]基于航天单色仪的在轨辐射定标应用与发展[J]. 夏志伟,王凯,方伟,王玉鹏.  光学精密工程. 2015(07)
[9]基于多谱段集成检测的宽光谱AOTF性能测试系统[J]. 刘书勤,王斌永,徐睿,陈凯,何志平.  红外与激光工程. 2015(04)
[10]推扫型高光谱数据光串扰校正方法研究[J]. 陶东兴,贾国瑞,赵慧洁,袁艳,马艳华.  光谱学与光谱分析. 2014(11)



本文编号：3658137