很多地物目標(biāo)在短波紅外波段有豐富的光譜特征和較高的光譜反射率,使得短波紅外在對地觀測方面的應(yīng)用十分廣闊。如在軌場地替代定標(biāo)方法需定標(biāo)儀器與衛(wèi)星同時(shí)同步地測量地表光譜特性均勻的目標(biāo)物,從而對衛(wèi)星遙感探測器的輸出量進(jìn)行修正。本文針對1600～2500 nm連續(xù)光譜弱信號的觀測,展開短波紅外低噪聲光譜儀的電子學(xué)設(shè)計(jì),應(yīng)用于場地替代定標(biāo)。論文分析了光譜儀的噪聲來源,提出儀器的信噪比等性能指標(biāo)。針對低噪聲的要求,調(diào)研四款短波紅外探測器,對比它們的性能參數(shù)和光譜響應(yīng)曲線,選取了濱松的G11478型InGaAs線陣列探測器。光學(xué)系統(tǒng)采用平場凹面光柵分光,設(shè)計(jì)相關(guān)光路,減小雜散光。電子學(xué)總體設(shè)計(jì)分為探測器測量及溫控模塊和主控模塊。探測器測量模塊設(shè)計(jì)G11478型探測器驅(qū)動電路;探測器輸出模擬信號處理電路,包括差分放大、低通濾波和可編程增益電路;A/D采集電路。基于ARMCortex-M3內(nèi)核的微處理器STM32F103RET6,對探測器信號的驅(qū)動、自動增益、和數(shù)字平均采集等展開嵌入式軟件設(shè)計(jì)。由于InGaAs探測器的暗電流等噪聲易受溫度影響,設(shè)計(jì)溫控模塊,分為穩(wěn)定探測器環(huán)境溫度的三級恒溫系統(tǒng)和對探測器... 

【文章來源】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：103 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 短波紅外光譜儀研制意義
    1.2 短波紅外光譜儀研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.3 課題研究內(nèi)容
第2章 短波紅外低噪聲光譜儀總體設(shè)計(jì)
    2.1 光譜儀研制原理及性能指標(biāo)
    2.2 光譜儀噪聲分析
    2.3 光譜儀光機(jī)設(shè)計(jì)
        2.3.1 探測器選型
        2.3.2 光學(xué)系統(tǒng)及整體結(jié)構(gòu)
    2.4 光譜儀電子學(xué)總體設(shè)計(jì)
    2.5 本章總結(jié)
第3章 探測器測量及溫控模塊
    3.1 探測器測量硬件設(shè)計(jì)
        3.1.1 探測器驅(qū)動電路
        3.1.2 模擬信號處理電路
        3.1.3 A/D采集電路
        3.1.4 探測器測量PCB設(shè)計(jì)
    3.2 探測器測量軟件設(shè)計(jì)
        3.2.1 驅(qū)動程序
        3.2.2 自動增益程序
        3.2.3 A/D采集程序
    3.3 溫控硬件設(shè)計(jì)
        3.3.1 溫控總體設(shè)計(jì)
        3.3.2 TEC驅(qū)動電路
        3.3.3 溫度反饋電路
        3.3.4 溫控PCB設(shè)計(jì)
    3.4 溫控軟件設(shè)計(jì)
        3.4.1 PID控制算法原理及實(shí)現(xiàn)
        3.4.2 溫控程序
    3.5 本章總結(jié)
第4章 光譜儀主控模塊
    4.1 主控模塊硬件設(shè)計(jì)
        4.1.1 主控芯片STM32F103ZET6
        4.1.2 RTC時(shí)鐘電路
        4.1.3 快門及控制電路
        4.1.4 數(shù)據(jù)存儲電路
        4.1.5 EEPROM存儲電路
        4.1.6 電源電路
    4.2 主控模塊軟件設(shè)計(jì)
        4.2.1 主程序
        4.2.2 系統(tǒng)初始化程序
        4.2.3 FATFS文件管理系統(tǒng)
    4.3 本章總結(jié)
第5章 光譜儀系統(tǒng)測試
    5.1 溫控測試及分析
    5.2 噪聲測試及分析
    5.3 光譜儀性能檢測
        5.3.1 信噪比檢測
        5.3.2 非線性檢測
        5.3.3 非穩(wěn)定性檢測
    5.4 光譜儀功能測試
    5.5 本章總結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 創(chuàng)新點(diǎn)
    6.3 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的其他研究成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]從短波紅外與紅光波段反演華北地區(qū)氣溶膠[J]. 張鈺萌,陳輝,馬鵬飛,厲青,王中挺.  遙感信息. 2020(01)
[2]一種H橋驅(qū)動電路原理與設(shè)計(jì)[J]. 莊武良,代允.  電子技術(shù)與軟件工程. 2019(09)
[3]一種基于FDDA的全差分Sallen-key低通濾波器[J]. 隋鑫,劉云濤,趙文博.  微電子學(xué). 2019(02)
[4]半導(dǎo)體制冷散熱系統(tǒng)的研究[J]. 唐啟見.  信息記錄材料. 2018(10)
[5]運(yùn)算放大器電路的噪聲分析和設(shè)計(jì)[J]. 趙俊俊.  電子測試. 2018(16)
[6]增量式PID和位置式PID算法的整定比較與研究[J]. 王祎晨.  工業(yè)控制計(jì)算機(jī). 2018(05)
[7]星載多路短波紅外探測器溫控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 范慧敏,張愛文,胡亞東,翁建文,洪津.  大氣與環(huán)境光學(xué)學(xué)報(bào). 2018(03)
[8]連續(xù)光譜地表反射特性自動觀測輻射計(jì)的光機(jī)設(shè)計(jì)[J]. 潘琰,李新,翟文超,劉恩超,張艷娜,陳媛,喬延利,鄭小兵.  光子學(xué)報(bào). 2018(06)
[9]光耦在直流電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]. 張巖,秦曉芳,劉根水.  電子技術(shù). 2017(10)
[10]物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的線性與非線性擬合[J]. 曾銘,王晉研,王剛志.  大學(xué)物理實(shí)驗(yàn). 2017(02)

博士論文
[1]基于熱電制冷的圖像傳感器深度制冷技術(shù)研究[D]. 聶山鈞.中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所) 2019
[2]機(jī)載成像高光譜遙感及應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 秦凱.中國地質(zhì)大學(xué)(北京) 2018
[3]衛(wèi)星輻射校正場自動化觀測系統(tǒng)的研制與定標(biāo)應(yīng)用[D]. 邱剛剛.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2017
[4]深空探測AOTF紅外成像光譜儀系統(tǒng)定標(biāo)技術(shù)研究[D]. 徐睿.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2013

碩士論文
[1]海岸帶復(fù)雜水體水質(zhì)遙感反演與應(yīng)用[D]. 黃李童.浙江大學(xué) 2019
[2]輕小型非制冷短波紅外相機(jī)信息獲取關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 程起森.中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所) 2018
[3]分?jǐn)?shù)階濾波器的研究[D]. 龐軼環(huán).南京航空航天大學(xué) 2018
[4]基于地物光譜儀與成像光譜儀耦合的玉米生長信息監(jiān)測研究[D]. 李媛媛.西北農(nóng)林科技大學(xué) 2017
[5]InGaAs短波紅外640×512面陣視頻成像系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D]. 趙爽.中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所) 2017
[6]基于ARM11的前端控制器設(shè)計(jì)[D]. 吳宏城.中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院近代物理研究所) 2017
[7]紅外探測器暗電流成份分析和機(jī)理研究[D]. 許嬌.中國科學(xué)院研究生院(上海技術(shù)物理研究所) 2016
[8]半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)性能的研究[D]. 安景飛.西華大學(xué) 2013



本文編號：3443254