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空间多角度偏振探测信息处理技术研究

文献类型:学位论文

作者顾明剑
答辩日期2010-01-15
文献子类博士
授予单位中国科学院研究生院
导师沈学民
关键词多角度 偏振 Ccd 低噪声 信息获取 步进电机 开环控制
学位专业物理电子学
英文摘要多角度偏振探测技术是研究云和大气气溶胶物理化学特性对气候影响而提出的重要技术,它实现对地气系统反射的太阳辐射的方向和偏振度的观测,被认为是一种十分重要和有效的空间大气定量遥感手段。空间多角度偏振探测信息处理技术,以多角度偏振探测系统作为实现目标展开研究,对多角度偏振探测技术在空间的应用具有重要意义。本论文的主要内容包括:1)根据空间多角度偏振探测系统性能的要求,在系统分析的基础上提出了空间多角度偏振探测信息处理技术方案,划分电子学模块、提出具体设计要求。通过信号处理电子学设计、分析以及地面试验结果,说明信号处理技术方案能够满足系统的功能、性能和空间应用要求,为多角度偏振探测技术空间工程化应用奠定了基础。2)针对多角度偏振探测的特殊性,对面阵CCD探测器高读出频率下的低噪声信息获取各环节噪声分析,采取有效的时钟驱动、低噪声模拟电路设计、数字相关双采样、抑制暗电流和电磁兼容设计等一系列措施,较大程度降低了信息获取电路的噪声,计算分析和试验结果均验证这些措施能够满足系统性能要求。3) 作为实现偏振分析的重要环节,滤光片轮的快速运动和定位控制是实现多角度偏振探测的关键技术。论文在对传统步进电机控制特性比较的基础上,分析步进电机原理、推导电磁扭矩和驱动电路的数学方程,建立步进电机开环运动控制模型,提出开环优化控制策略,得出了理想的控制时间参数。仿真分析和桌面试验验证了这种控制策略的有效性,系统控制能够实现60ms内滤光轮快速切换22.5°、定位稳定位置波动小于0.15°的功能、性能要求,电机平均功耗1W。本论文的主要创新点为:1)以多角度偏振探测技术的空间应用为目标,提出了空间多角度偏振探测信号处理技术方案,方案利用数字电路优势提高系统集成度、采取一系列措施解决高读出频率与低噪声信息获取的矛盾,分析和验证结果说明方案能够满足系统功能、性能要求。2) 通过数理方法研究并分析混合式步进电机,建立步进电机开环控制模型,提出优化控制策略,得出了理想的控制时间参数并成功应用到多角度偏振探测中。仿真分析和桌面试验验证了这种控制策略的有效性,运动控制能够满足系统功能和性能要求,为快速和准确的偏振分析提供了保证。这些为我国多角度偏振探测技术的首次空间工程化应用奠定了坚实的基础。
学科主题红外系统与元部件
公开日期2012-08-14
源URL[http://202.127.1.142/handle/181331/4630]  
专题上海技术物理研究所_上海技物所
推荐引用方式
GB/T 7714
顾明剑. 空间多角度偏振探测信息处理技术研究[D]. 中国科学院研究生院. 2010.

入库方式: OAI收割

来源:上海技术物理研究所

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