本文關(guān)鍵詞：傅里葉變換光譜信息獲取與控制技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：星載干涉光譜儀接收地球大氣的輻射信號(hào),經(jīng)過(guò)儀器干涉調(diào)制過(guò)程,輻射信號(hào)變換為干涉信號(hào),通過(guò)對(duì)干涉信號(hào)的傅里葉反變換得到入射輻射的光譜特征,通過(guò)對(duì)光譜參數(shù)進(jìn)行氣象學(xué)反演,獲得大氣溫度,濕度以及成分的分布情況。目前環(huán)境問(wèn)題日益嚴(yán)重,全球變暖、降水酸化、臭氧層破壞等成為影響人類生存和發(fā)展的重大問(wèn)題,國(guó)內(nèi)外已經(jīng)相繼開(kāi)展了應(yīng)用于全球碳循環(huán)檢測(cè)的空間探測(cè)光譜儀的研究,大量研究表明通過(guò)可見(jiàn)和近紅外波段的光譜可以非常準(zhǔn)確的獲取二氧化碳等溫室氣體的濃度分布情況。本文以一臺(tái)工作在可見(jiàn)和近紅外波段的高分辨率干涉光譜儀樣機(jī)為基礎(chǔ),全面闡述了其信息獲取和控制系統(tǒng)的指標(biāo)確定、方案設(shè)計(jì)、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)及實(shí)驗(yàn)結(jié)果,并設(shè)計(jì)完成了一套短波段傅里葉變換光譜儀的電子學(xué)系統(tǒng)。論文首先廣泛調(diào)研了國(guó)內(nèi)外多種應(yīng)用在航天領(lǐng)域和商業(yè)領(lǐng)域的可見(jiàn)、近紅外光譜儀,尤其是傅里葉變換光譜儀的發(fā)展概況和應(yīng)用領(lǐng)域。從理論上分析了信息獲取系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)儀器探測(cè)靈敏度的影響,并據(jù)此提出了目標(biāo)波段為可見(jiàn)、近紅外的高分辨率傅里葉變換光譜儀信息獲取系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)。在此基礎(chǔ)上,確定了可見(jiàn)光通道信息獲取系統(tǒng)的技術(shù)方案,對(duì)SI探測(cè)器的低噪聲放大、抗混疊濾波處理以及抗干擾設(shè)計(jì)等關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)進(jìn)行了詳細(xì)的論證;并詳細(xì)介紹了可見(jiàn)光通道信息獲取系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。論文研究了為實(shí)現(xiàn)大行程的動(dòng)鏡運(yùn)動(dòng)控制的相關(guān)方案,并采用無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng),支撐結(jié)構(gòu)為直線軸承的方案對(duì)其進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)。在此基礎(chǔ)上,針對(duì)目標(biāo)光源波長(zhǎng)較短、速度波動(dòng)較大的特點(diǎn),以曲線擬合算法為基礎(chǔ),提出了一種用高速等時(shí)間采樣間接實(shí)現(xiàn)等光程差反演的光譜反演方法。此外,論文描述了干涉信號(hào)獲取系統(tǒng)的測(cè)試方法和過(guò)程,給出了測(cè)試結(jié)果,并對(duì)結(jié)果進(jìn)行了分析。研究結(jié)果表明,本課題所制定的可見(jiàn)、近紅外波段干涉信號(hào)獲取與控制系統(tǒng)是合理可行。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)短波段目標(biāo)光源干涉信號(hào)的獲取,主要指標(biāo)基本達(dá)到設(shè)計(jì)要求。本課題研究結(jié)果對(duì)高分辨率、短波段傅里葉變換光譜儀的深入研究具有重要參考價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：傅里葉變換光譜儀 可見(jiàn)近紅外 等光程差采樣 光譜反演
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院研究生院(上海技術(shù)物理研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：O433
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 引言10-22
• 1.1 傅里葉變換光譜儀發(fā)展概況10-13
• 1.2 可見(jiàn)近紅外波段光譜儀的應(yīng)用13-15
• 1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-21
• 1.3.1 大氣探測(cè)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀15-19
• 1.3.2 民用領(lǐng)域研究現(xiàn)狀19-21
• 1.4 課題研究?jī)?nèi)容21-22
• 第二章 傅里葉變換光譜儀的基本理論22-36
• 2.1 傅里葉變換光譜儀原理22-27
• 2.1.1 傅里葉變換光譜儀基本結(jié)構(gòu)22-23
• 2.1.2 干涉信號(hào)的數(shù)學(xué)描述23-26
• 2.1.3 傅里葉變換光譜儀的信號(hào)特征26-27
• 2.2 角鏡結(jié)構(gòu)的傅里葉變換光譜儀27-32
• 2.2.1 鏡面傾斜對(duì)干涉調(diào)制度的影響[43-47]27-30
• 2.2.2 角鏡結(jié)構(gòu)對(duì)系統(tǒng)參數(shù)的影響30-32
• 2.3 系統(tǒng)技術(shù)要求32-33
• 2.4 傅里葉變換光譜儀的探測(cè)靈敏度和信噪比分析33-35
• 2.5 小結(jié)35-36
• 第三章 低噪聲前置放大電路設(shè)計(jì)36-66
• 3.1 探測(cè)器的工作原理36-43
• 3.1.1 光導(dǎo)探測(cè)器工作原理36-37
• 3.1.2 光伏探測(cè)器工作原理37-42
• 3.1.3 探測(cè)器噪聲[57-61]42-43
• 3.2 探測(cè)器與前置放大器噪聲43-50
• 3.2.1 探測(cè)器前置放大器噪聲分析43-45
• 3.2.2 干涉信號(hào)的低噪聲放大 [62-65]45-50
• 3.3 探測(cè)器-放大器電路幅頻特性分析[62]50-54
• 3.4 實(shí)際電路分析54-56
• 3.5 電源濾波電路56-59
• 3.5.1 DC-DC電源濾波電路56-57
• 3.5.2 反偏置電壓濾波電路57-59
• 3.6 濾波電路設(shè)計(jì)59-62
• 3.7 電磁兼容性設(shè)計(jì)62-64
• 3.8 本章小結(jié)64-66
• 第四章 傅里葉變換光譜儀動(dòng)鏡控制方案與數(shù)據(jù)獲取66-88
• 4.1 運(yùn)動(dòng)控制方案66-75
• 4.1.1 支撐裝置與驅(qū)動(dòng)電機(jī)66-69
• 4.1.2 無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)[71,73,74]69-73
• 4.1.3 動(dòng)鏡運(yùn)動(dòng)速度測(cè)量73-75
• 4.2 數(shù)據(jù)獲取與反演75-87
• 4.2.1 曲線擬合算法77-79
• 4.2.2 干涉信號(hào)正弦擬合79-84
• 4.2.3 干涉圖切趾預(yù)處理84-86
• 4.2.4 光譜反演86-87
• 4.3 小結(jié)87-88
• 第五章 系統(tǒng)測(cè)試與分析88-106
• 5.1 信號(hào)獲取電路測(cè)試88-99
• 5.1.1 低通濾波電路88-90
• 5.1.2 實(shí)際放大電路噪聲和幅頻特性90-99
• 5.2 不同光源的干涉信號(hào)與反演的結(jié)果99-104
• 5.2.1 激光光筆、穩(wěn)頻激光器、綠色激光反演結(jié)果99-102
• 5.2.2 不同孔徑穩(wěn)頻激光的反演結(jié)果102-104
• 5.3 上位機(jī)采集程序104-106
• 第六章 總結(jié)與展望106-108
• 6.1 課題研究總結(jié)106-107
• 6.2 工作展望107-108
• 參考文獻(xiàn)108-113
• 附錄113-114
• 作者簡(jiǎn)介及在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果114

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本文編號(hào)：256343