本文關(guān)鍵詞：高精度線偏振輻射計數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近年來,隨著科技的進(jìn)步,太陽輻射計作為一種可進(jìn)行氣溶膠光學(xué)厚度探測和大氣微物理特性區(qū)分的遙感探測儀器在遙感探測領(lǐng)域中具有重要應(yīng)用,偏振太陽輻射計以其獲取信息維度多、偏振探測精度高等偏振探測優(yōu)點成為太陽輻射計的發(fā)展方向。為滿足偏振輻射計高精度的偏振測量要求,對儀器系統(tǒng)設(shè)計提出了新的要求,具體對電子學(xué)來說主要體現(xiàn)是具有較大的動態(tài)范圍、良好的線性同時具備極低的系統(tǒng)噪聲,因此設(shè)計一種高精度的偏振輻射計數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對儀器的研制具有重要的意義。本論文根據(jù)高精度線偏振輻射計的工作原理和應(yīng)用需求,針對目前傳統(tǒng)偏振輻射計數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中微弱信號獲取所采用的跨阻放大法存在高阻值的反饋電阻噪聲大、穩(wěn)定性差、集成度低等缺點,開展了對高精度線偏振輻射計數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的研究,分析了儀器重要的電路參數(shù)并建立了兩種微電流獲取方式的噪聲模型,然后推導(dǎo)出信噪比公式,得出在采樣頻率要求不高的情況下,采用電容積分法的微電流測量方法噪聲較低、信噪比較高的結(jié)論,從而解決了傳統(tǒng)偏振輻射計數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)集成度低、穩(wěn)定性差、隨機噪聲影響大等問題�；谝陨戏治鲅芯�,對高精度線偏振輻射計數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行需求分析與方案設(shè)計,采用了基于電容積分的直接電流數(shù)字化集成芯片DDC112直接將探測器信號轉(zhuǎn)換成20bit數(shù)字量被FPGA讀取,然后對設(shè)計的結(jié)果進(jìn)行電路性能測試和整機性能測試,驗證了設(shè)計方案的合理性,并進(jìn)行了外場試驗。實驗結(jié)果表明：該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)具有較高的響應(yīng)動態(tài)范圍,等效噪聲輻亮度比較理想,常規(guī)氣溶膠探測波段信噪比大于等于127,典型地表探測波段信噪比大于等于147,儀器穩(wěn)定性優(yōu)越,線性度優(yōu)于1%,線偏振度測量精度優(yōu)于0.5%,達(dá)到儀器設(shè)計指標(biāo)。
【關(guān)鍵詞】：高精度數(shù)據(jù)采集 高精度線偏振輻射計 噪聲分析 電容積分法 FPGA
【學(xué)位授予單位】：安徽大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP274.2;TP73
【目錄】：

• 摘要4-5
• abstract5-9
• 第1章 緒論9-17
• 1.1 論文研究背景9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-14
• 1.3 研究的目的和意義14-15
• 1.3.1 研究目的14-15
• 1.3.2 研究意義15
• 1.4 論文的研究內(nèi)容和結(jié)構(gòu)安排15-17
• 第2章 需求分析與方案設(shè)計17-35
• 2.1 高精度線偏振輻射計工作原理介紹17-19
• 2.2 高精度線偏振輻射計數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)需求分析19-33
• 2.2.1 探測器選型20-23
• 2.2.2 前放電路和AD選型23-32
• 2.2.3 主控選型32-33
• 2.3 方案設(shè)計33-34
• 2.4 本章小結(jié)34-35
• 第3章 高精度線偏振輻射計硬件設(shè)計35-50
• 3.1 主控模塊設(shè)計35-41
• 3.1.1 FPGA概述35-37
• 3.1.2 FPGA選型37-38
• 3.1.3 FPGA最小系統(tǒng)設(shè)計38-41
• 3.2 DDC112模塊設(shè)計41
• 3.3 溫控模塊設(shè)計41-42
• 3.4 其他控制模塊設(shè)計42-44
• 3.5 電源模塊設(shè)計44-48
• 3.6 硬件電路調(diào)試48-49
• 3.7 本章小結(jié)49-50
• 第4章 高精度線偏振輻射計FPGA控制程序設(shè)計50-60
• 4.1 ISE集成環(huán)境介紹50-51
• 4.2 主控程序設(shè)計與實現(xiàn)51-52
• 4.3 DDC112模塊程序設(shè)計與實現(xiàn)52-53
• 4.4 幀協(xié)議解析模塊設(shè)計與實現(xiàn)53-54
• 4.5 FIFO存儲器程序設(shè)計與實現(xiàn)54-59
• 4.6 本章小結(jié)59-60
• 第5章 性能測試與驗證60-68
• 5.1 電路性能測試與驗證60-61
• 5.1.1 電路噪聲測試60
• 5.1.2 電路線性測試60-61
• 5.2 整機性能測試與驗證61-67
• 5.2.1 等效噪聲輻亮度與典型輻亮度下的信噪比測試61-63
• 5.2.2 儀器的動態(tài)范圍測試63-64
• 5.2.3 系統(tǒng)線性測試64
• 5.2.4 系統(tǒng)穩(wěn)定性測試64-65
• 5.2.5 探測器本底測試65-66
• 5.2.6 偏振度驗證66-67
• 5.3 本章小結(jié)67-68
• 第6章 總結(jié)與展望68-70
• 6.1 個人獨立完成的工作68-69
• 6.2 展望69-70
• 參考文獻(xiàn)70-73
• 致謝73-74
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文74

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