高精度线偏振辐射计数据采集系统设计

发布时间：2017-05-03 22:06

  本文关键词：高精度线偏振辐射计数据采集系统设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来,随着科技的进步,太阳辐射计作为一种可进行气溶胶光学厚度探测和大气微物理特性区分的遥感探测仪器在遥感探测领域中具有重要应用,偏振太阳辐射计以其获取信息维度多、偏振探测精度高等偏振探测优点成为太阳辐射计的发展方向。为满足偏振辐射计高精度的偏振测量要求,对仪器系统设计提出了新的要求,具体对电子学来说主要体现是具有较大的动态范围、良好的线性同时具备极低的系统噪声,因此设计一种高精度的偏振辐射计数据采集系统对仪器的研制具有重要的意义。本论文根据高精度线偏振辐射计的工作原理和应用需求,针对目前传统偏振辐射计数据采集系统中微弱信号获取所采用的跨阻放大法存在高阻值的反馈电阻噪声大、稳定性差、集成度低等缺点,开展了对高精度线偏振辐射计数据采集系统的研究,分析了仪器重要的电路参数并建立了两种微电流获取方式的噪声模型,然后推导出信噪比公式,得出在采样频率要求不高的情况下,采用电容积分法的微电流测量方法噪声较低、信噪比较高的结论,从而解决了传统偏振辐射计数据采集系统集成度低、稳定性差、随机噪声影响大等问题。基于以上分析研究,对高精度线偏振辐射计数据采集系统进行需求分析与方案设计,采用了基于电容积分的直接电流数字化集成芯片DDC112直接将探测器信号转换成20bit数字量被FPGA读取,然后对设计的结果进行电路性能测试和整机性能测试,验证了设计方案的合理性,并进行了外场试验。实验结果表明：该数据采集系统具有较高的响应动态范围,等效噪声辐亮度比较理想,常规气溶胶探测波段信噪比大于等于127,典型地表探测波段信噪比大于等于147,仪器稳定性优越,线性度优于1%,线偏振度测量精度优于0.5%,达到仪器设计指标。
【关键词】：高精度数据采集 高精度线偏振辐射计 噪声分析 电容积分法 FPGA
【学位授予单位】：安徽大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP274.2;TP73
【目录】：

• 摘要4-5
• abstract5-9
• 第1章 绪论9-17
• 1.1 论文研究背景9-10
• 1.2 国内外研究现状10-14
• 1.3 研究的目的和意义14-15
• 1.3.1 研究目的14-15
• 1.3.2 研究意义15
• 1.4 论文的研究内容和结构安排15-17
• 第2章 需求分析与方案设计17-35
• 2.1 高精度线偏振辐射计工作原理介绍17-19
• 2.2 高精度线偏振辐射计数据采集系统需求分析19-33
• 2.2.1 探测器选型20-23
• 2.2.2 前放电路和AD选型23-32
• 2.2.3 主控选型32-33
• 2.3 方案设计33-34
• 2.4 本章小结34-35
• 第3章 高精度线偏振辐射计硬件设计35-50
• 3.1 主控模块设计35-41
• 3.1.1 FPGA概述35-37
• 3.1.2 FPGA选型37-38
• 3.1.3 FPGA最小系统设计38-41
• 3.2 DDC112模块设计41
• 3.3 温控模块设计41-42
• 3.4 其他控制模块设计42-44
• 3.5 电源模块设计44-48
• 3.6 硬件电路调试48-49
• 3.7 本章小结49-50
• 第4章 高精度线偏振辐射计FPGA控制程序设计50-60
• 4.1 ISE集成环境介绍50-51
• 4.2 主控程序设计与实现51-52
• 4.3 DDC112模块程序设计与实现52-53
• 4.4 帧协议解析模块设计与实现53-54
• 4.5 FIFO存储器程序设计与实现54-59
• 4.6 本章小结59-60
• 第5章 性能测试与验证60-68
• 5.1 电路性能测试与验证60-61
• 5.1.1 电路噪声测试60
• 5.1.2 电路线性测试60-61
• 5.2 整机性能测试与验证61-67
• 5.2.1 等效噪声辐亮度与典型辐亮度下的信噪比测试61-63
• 5.2.2 仪器的动态范围测试63-64
• 5.2.3 系统线性测试64
• 5.2.4 系统稳定性测试64-65
• 5.2.5 探测器本底测试65-66
• 5.2.6 偏振度验证66-67
• 5.3 本章小结67-68
• 第6章 总结与展望68-70
• 6.1 个人独立完成的工作68-69
• 6.2 展望69-70
• 参考文献70-73
• 致谢73-74
• 攻读硕士期间发表的论文74

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 陈勃红;压频转换式数据采集系统[J];沈阳大学学报;2003年04期

2 贾湘楠;施工数据采集系统在跨海大桥建设中的应用[J];石家庄铁道学院学报;2005年S1期

3 赵俊红,瞿中;数据采集系统的计数逻辑研究[J];计算机工程与设计;2005年02期

4 郭亮;叶海华;吉海彦;;大气探测器数据采集系统的开发[J];微计算机信息;2006年13期

5 陈睿;王欢;李炳法;文扬;;烟草制造行业中的数据采集系统[J];计算机应用;2007年S1期

6 孙汉明;董静薇;李欣;;掌形识别数据采集系统介绍[J];电子产品世界;2007年11期

7 储跃伟;姚晓东;;汽车电动空调的数据采集系统的研究[J];微计算机信息;2009年26期

8 黄志一;周园春;常青玲;沈志宏;侯元生;阎保平;;可定制移动数据采集系统的研究和实现[J];计算机系统应用;2009年11期

9 彭敏;;基于嵌入式的数据采集系统设计[J];信息技术;2010年09期

10 王永志;林燕;李忠军;;全国矿业权实地核查属性数据采集系统[J];国土资源情报;2010年10期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 刘力强;马瑾;雷兴林;;多通道、高速声发射数据采集系统[A];第四届全国构造物理、第二届全国高温高压联合学术讨论会论文摘要[C];1989年

2 严宗睿;陆勤夫;陈勇;;基于智能设备的海军演习数据采集系统[A];2008年中国高校通信类院系学术研讨会论文集（下册）[C];2009年

3 武东升;郭达永;;卷接包车间数据采集系统现状发展方向和应用的研究[A];河南省烟草学会2008年学术交流获奖论文集（上）[C];2008年

4 张文栋;董海峰;;微型爆破缓冲抗高过载数据采集系统设计[A];新世纪 新机遇 新挑战——知识创新和高新技术产业发展（上册）[C];2001年

5 冯莉;曹宁翔;梁川;;基于以太网的示波器数据采集系统[A];中国仪器仪表学会第十一届青年学术会议论文集[C];2009年

6 袁晴晴;周皓峰;陈宇达;施伯乐;;一个基于系统重建思想的数据采集系统的设计与实现[A];第十八届全国数据库学术会议论文集（技术报告篇）[C];2001年

7 柴春生;;线性拟合在数据采集系统中的应用[A];2011航空试验测试技术学术交流会论文集[C];2010年

8 袁学文;谢川林;高学燕;季云松;关有光;何均章;傅淑珍;周山;;384单元强快靶高集成度数据采集系统的设计与研制[A];中国工程物理研究院科技年报（2003）[C];2003年

9 王万东;张伟;王洋;;出租车税务数据采集系统在税收征管工作中的应用[A];第十八届中国（天津）’2004IT、网络、信息技术、电子、仪器仪表创新学术会议论文集[C];2004年

10 李万昌;王翔;黎源;;数据采集系统的构建及软件编制[A];2004全国测控、计量与仪器仪表学术年会论文集（下册）[C];2004年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 王志田邋通讯员 唐皖君;数据采集系统在大庆采八全面启用[N];中国石油报;2007年

2 记者 郑欣;福建移动 水文数据采集系统服务防旱[N];人民邮电;2009年

3 鲁总;山东总队启用农价手持数据采集系统[N];中国信息报;2012年

4 王战芹;中钢邢机自行研制“高速数据采集系统”[N];世界金属导报;2008年

5 曹改英 曹红茜;PDA雨量数据采集系统的研制及应用[N];黄河报;2008年

6 焦克强;邢钢开发线材轧制生产线DCS数据采集系统[N];中国冶金报;2007年

7 ;iPAQ条码数据采集系统[N];计算机世界;2002年

8 记者 陈青 何晓龙;西仪总厂井间地震装备研制取得突破 井下多级数据采集系统使用效果显著[N];中国石油报;2002年

9 记者 程瑞云 通讯员 陆阳;通钢能源网络系统实现预定功能目标[N];中国冶金报;2007年

10 北京 蔡德聪 孙宇瑞;BS2系列微功耗数据采集系统[N];电子报;2001年

中国博士学位论文全文数据库 前4条

1 田楷云;地球物理勘探设备中数据采集部分若干关键技术研究[D];中国科学技术大学;2015年

2 向冬;基于CC的工业数据采集系统开发方法研究[D];西北工业大学;2006年

3 赵志刚;大面积高分辨率数字X射线探测器关键技术的研究[D];华中科技大学;2010年

4 刘列峰;一种可扩展的大规模地球物理勘探数据采集系统研究[D];中国科学技术大学;2014年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 范昊;小型水质数据采集系统及改进的kNN预警算法研究[D];浙江大学;2015年

2 候彬彬;存储式井下数据采集系统设计[D];西安石油大学;2015年

3 付敏;基于分布式光纤振动传感的采集系统分析[D];复旦大学;2014年

4 聂小伟;基于ARM与GPRS的油烟机数据采集系统的设计与实现[D];华中师范大学;2015年

5 王s，

本文编号：343825