本文關鍵詞：快速調(diào)制的傅里葉干涉儀信息獲取研究

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【摘要】：干涉式大氣垂直探測儀接收地球大氣的輻射,由干涉儀調(diào)制成干涉信號,通過對干涉信號的傅里葉反變換得到入射輻射的光譜信息,從而獲得大氣溫濕度和氣體成分的垂直分布情況。干涉式大氣垂直探測儀具有高光譜分辨率和高靈敏度的優(yōu)點,是我國未來氣象衛(wèi)星的重要載荷。本文基于紅外高光譜大氣探測儀的研制工作,針對大動態(tài)范圍、動鏡調(diào)制速度較快的傅里葉干涉儀,全面闡述了其信息獲取系統(tǒng)的指標確定、方案設計、噪聲分析、系統(tǒng)設計實現(xiàn)及測試結果。論文首先調(diào)研了國內(nèi)外多種干涉式大氣垂直探測儀及其信息獲取技術,理論分析了信息獲取系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)的噪聲來源和對儀器探測靈敏度的影響。在此基礎上,提出了信息獲取系統(tǒng)的技術方案和相關指標;對低噪聲前置放大、抗混疊濾波和電磁兼容性設計等關鍵技術進行了研究;完成了信息獲取電路的設計,并且測試了其噪聲水平。論文分析了傅里葉變換光譜儀由動鏡速度和采樣過程中的隨機誤差引起的光譜噪聲,建立了基于噪聲等效輻亮度差(NEdN)和噪聲等效溫差(NEdT)的噪聲模型。分析表明,動鏡速度的波動與電路幅頻響應、時間延遲的綜合作用,以及采樣觸發(fā)的短時抖動,都是系統(tǒng)噪聲的來源。通過MATLAB數(shù)值模擬,對動鏡速度和采樣抖動的噪聲影響進行了仿真分析與模型計算,驗證了理論模型,評估了實際儀器的噪聲水平,為動鏡控制、抗混疊濾波器的設計以及傅里葉變換光譜儀的噪聲定量化計算和改善提供了依據(jù)。論文提出了信號獲取電路測試和干涉數(shù)據(jù)處理的方案,并對測試結果進行了分析。結果表明,前置放大電路噪聲小于對應的探測器噪聲,滿足低噪聲的設計要求。該系統(tǒng)在整機調(diào)試中實現(xiàn)了對目標黑體輻射的干涉信號獲取,系統(tǒng)靈敏度基本達到儀器整體的性能要求,對傅里葉變換紅外光譜儀的深入研究具有一定的參考意義。
【關鍵詞】：傅里葉變換紅外光譜儀 信息獲取電路 噪聲模型 探測靈敏度
【學位授予單位】：中國科學院研究生院(上海技術物理研究所)
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TH744.3
【目錄】：

• 致謝3-4
• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 1 引言9-16
• 1.1 課題背景和意義9
• 1.2 傅里葉變換光譜儀發(fā)展概況9-14
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容14-16
• 2 傅里葉變換光譜儀理論分析16-29
• 2.1 傅里葉變換光譜儀的基本原理16-18
• 2.2 干涉信號特征18-19
• 2.3 傅里葉變換光譜儀的靈敏度與噪聲19-24
• 2.3.1 系統(tǒng)靈敏度19-21
• 2.3.2 典型噪聲分析21-24
• 2.4 信息獲取系統(tǒng)的性能指標24-28
• 2.5 本章小結28-29
• 3 信息獲取電路的設計與實現(xiàn)29-49
• 3.1 紅外探測器29-31
• 3.1.1 光導探測器29-30
• 3.1.2 光伏探測器30-31
• 3.2 噪聲匹配31-32
• 3.3 長波光導探測器前置放大電路32-39
• 3.3.1 探測器偏置電路32-35
• 3.3.2 電路方案設計35-36
• 3.3.3 噪聲模型分析36-38
• 3.3.4 實際電路分析38-39
• 3.4 中波光伏探測器前置放大電路39-42
• 3.4.1 電路方案設計39-40
• 3.4.2 噪聲模型分析40-41
• 3.4.3 實際電路分析41-42
• 3.5 抗混疊濾波42-47
• 3.5.1 濾波器指標分析42-44
• 3.5.2 抗混疊濾波器的設計44-47
• 3.6 電磁兼容與抗干擾設計47-48
• 3.7 本章小結48-49
• 4 采樣噪聲分析與仿真研究49-56
• 4.1 噪聲來源49-50
• 4.2 噪聲建模分析50-53
• 4.2.1 動鏡速度波動50-52
• 4.2.2 采樣抖動52-53
• 4.3 Matlab仿真53-55
• 4.4 本章小結55-56
• 5 系統(tǒng)測試與結果分析56-72
• 5.1 前放電路的噪聲性能測試56-64
• 5.1.1 測試方案56-58
• 5.1.2 長波前放測試58-60
• 5.1.3 中波前放測試60-64
• 5.2 系統(tǒng)整體測試64-71
• 5.2.1 數(shù)據(jù)處理與反演64-69
• 5.2.2 靈敏度計算69-71
• 5.3 本章小結71-72
• 6 總結與展望72-74
• 6.1 課題研究總結72
• 6.2 工作展望72-74
• 參考文獻74-76
• 作者簡介及在學期間發(fā)表的學術論文與研究成果76

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前5條

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本文編號：977623