高精度观瞄型紫外光谱辐射计研究与设计

发布时间：2017-09-18 13:37

  本文关键词：高精度观瞄型紫外光谱辐射计研究与设计

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【摘要】：紫外光谱在自然界中仅有很少的辐射源,大量紫外辐射信号都是人为原因产生的。因此,在这个波段检测易于减少信号处理的负担。紫外光谱辐射计可同时建立目标或背景的光谱特性和强度,多用于高热源、太阳紫外辐射、导弹羽烟和紫外光源的辐射光谱强度探测与标定。紫外辐射已愈发成为当今世界辐射观测所研究的前沿及热门课题。更进一步探究其影响机理、提高检测仪器的技术水平已成为科研人员的迫切希望。但紫外光谱辐射计在外场容易受目标观测距离影响,而导致目标定位不准,进而测定结果不精确。为解决这一技术难题,本文提出了一套观瞄型高精度紫外辐射计方案并进行设计。通过共用紫外可见光路,将可见光CCD相机用于观瞄对准待测目标,解决了室外使用时观测不准确的问题。本文首先介绍了紫外光谱辐射计的应用和近年来发展,特别是在空间遥感技术领域的重要应用,引出了可观瞄型紫外辐射计的研究意义。其次,提出了紫外辐射计的各项设计指标。据此描述了辐射计光学系统的光路形式,并阐述了电子学工作原理和单元组成。接着,对紫外观瞄型辐射计电子学总体方案进行详细设计,主要是电子学微弱信号检测及调理、主控单元及人机界面的实现。最后对该辐射计进行了标定处理。系统测试结果表明该辐射计可探测200nm~400nm紫外光谱信号,波长精度优于±0.5nm。300nm处的光谱辐照度范围为1×10-5W/m2·nm~6×10-1W/m2·nm。系统实现了观瞄特性,并具有精度高,稳定性好,便于携带的优点。
【关键词】：紫外 光谱辐射计 锁相 DSP 标定
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH74
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 研究目的及意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-13
• 1.2.1 国外研究现状11-12
• 1.2.2 国内研究现状12-13
• 1.3 本文主要研究内容13-14
• 1.4 论文结构安排14-15
• 1.5 本章小结15-16
• 第2章 总体方案设计16-27
• 2.1 辐射计主要技术指标16
• 2.2 组成和工作原理16-17
• 2.3 探测器选型17-21
• 2.3.1 光电倍增管17-19
• 2.3.2 可见光观瞄光学系统CCD相机选择19-21
• 2.4 电控方案21-24
• 2.4.1 微弱信号检测及调理21-22
• 2.4.2 主控单元22-23
• 2.4.3 人机交互界面23
• 2.4.4 供电23-24
• 2.5 机械结构介绍24-26
• 2.5.1 主体框架25
• 2.5.2 波长扫描机构设计25-26
• 2.6 本章小结26-27
• 第3章 微弱信号检测与调理27-43
• 3.1 电路原理及组成27-28
• 3.2 信号通道28-36
• 3.2.1 高压电源选用28-29
• 3.2.2 前置放大器29-32
• 3.2.3 模拟开关量程选择32-33
• 3.2.4 50Hz陷波33-34
• 3.2.5 选频放大34-36
• 3.3 参考通道36-38
• 3.4 相敏检波38-40
• 3.4.1 移相器38
• 3.4.2 相敏解调器38-39
• 3.4.3 积分器39-40
• 3.5 本单元电路制造与调试40-42
• 3.6 本章小结42-43
• 第4章 主控单元及系统软件设计43-59
• 4.1 主控单元组成及功能43-49
• 4.1.1 DSP及外围电路43-46
• 4.1.2 A/D转换器46-48
• 4.1.3 步进电机驱动器及光电开关48-49
• 4.2 嵌入式软件设计49-53
• 4.2.1 软件主框架及结构49-51
• 4.2.2 通讯协议设计51
• 4.2.3 编程实现51-53
• 4.3 人机交互界面软件设计53-58
• 4.3.1 软件需求53-54
• 4.3.2 软件设计54-55
• 4.3.3 软件实现55-57
• 4.3.4 辐亮度辐照度数据计算57-58
• 4.4 本章小结58-59
• 第5章 系统标定及性能评价59-67
• 5.1 系统标定方法59-61
• 5.1.1 光谱辐亮度标定59-60
• 5.1.2 光谱辐照度标定60-61
• 5.2 系统评价61-66
• 5.2.1 工作波段61-63
• 5.2.2 亮度灵敏度测试63
• 5.2.3 照度测试范围测试63-64
• 5.2.4 观瞄系统测试64-66
• 5.3 本章小结66-67
• 第6章 总结与展望67-69
• 6.1 总结67
• 6.2 展望67-69
• 参考文献69-72
• 作者简介72-73
• 致谢73

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 孙健;;基于ARM的紫外辐射计测量控制系统设计[J];光电技术应用;2012年03期

2 阮宁娟;苏云;;国外紫外空间探测器发展综述[J];航天返回与遥感;2008年03期

3 代彩红,于家琳,殷纯永,汤洁,闪光真,王永强;SR-UV型标准太阳紫外光谱辐射计的研制[J];计量技术;2004年01期

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本文编号：875859