太阳辐射计先进定标方法研究

利用自行研制的光谱辐亮度响应度定标系统对CIMEL CE318的天空散射通道进行绝对定标,对于无偏675,870和1020 nm和三个偏振870 nm通道合成标准不确定度优于1%。对于同一台太阳辐射计,定标系数与NASA的相对偏差在±1.4%以内,说明了定标结果的可靠性。     

双通道红外光谱辐射计的研制及标定

研制了一台双通道(1.40±0.02μm,4.50±0.03μm)光谱辐射亮度计(以下简称辐射计),并进行了光谱辐亮度定标[1]。该辐射计主要由前置光学系统、精密机械调制器、双路单元红外探测器、锁相放大器、A/D转换器和单片机等组成。在短波红外波段,由InGaAs探测器和积分球光源传递国家光谱辐照度标准灯的标准[15],对辐射计进行标定[7];在中波红外波段,用大面积标准黑体辐射源和腔型黑体辐射源,标定辐射计的光谱辐亮度。由数据统计分析,得出辐射计的光谱辐亮度响应度的不确定度[12,14]。     

锚链式水下多光谱辐射计的设计

研发了一种向下光谱辐照度和向上光谱辐亮度的锚链式水下多光谱辐射计,主要用于深层海水的测量。解决了水下光学窗口的污染问题。采用高灵敏度光电探测器与高精度ADC相结合的方法探测了深层海水的微弱光信号。电池的使用采用了时钟控制和间断供电方式。通过电感式Modem实现了数据的实时传输。     

低噪声红外辐射计设计

为解决热像仪测试设备校准问题,设计了内部参考黑体温度与环境温度相等的红外辐射计。为评估精密红外辐射计的性能指标,指导精密红外辐射计的设计,建立了红外辐射计NETD (噪声等效温差,Noise equivalent temperature difference)数学模型。估算了在不同电子带宽、光谱波段下红外辐射计的NETD。结果表明,当噪声带宽小于1 Hz时,红外辐射计自身的NETD在MWIR(mid-wavelength infrared )、LWIR(long wavelength infrared)波段均小于0.01℃,能够满足热像仪测试设备校准需要。     

基于低温辐射计的InGaAs陷阱探测器高精度光辐射定标研究

介绍了以InGaAs陷阱探测器作为传递探测器,基于低温辐射计的高精度光辐射定标和标准传递实验与研究。在红外(944-1589nm)三个波长初步给出了InGaAs陷阱探测器绝对光谱响应率定标结果。InGaAs陷阱探测器绝对光谱响应率的联合不确定最大为0.655%,最小为0.026%。     

低温真空红外傅里叶光谱仪噪声等效辐亮度定标系统

红外傅里叶光谱的等效噪声辐亮度(NESR)是反映其对红外目标信号的极限探测能力,也是仪器的主要技术指标。受限于我国当前的技术条件,尚无相关能力的测试定标系统和检定规范。通过借鉴当前国内外的红外辐射计量装置的标准传递思路,提出了一种NESR高精度测试装置方案。给出了该装置的溯源链路,描述了其整体和光路结构,并设计了低温真空背景抑制模块。着重介绍了宽动态范围红外积分球辐射源设计、等效光路设计和真空低温环境模块等设计方案。提出的设计方案为NESR高精度测量提供基本的参考依据,为我国傅里叶光谱的NESR的量值溯源提供支撑条件。     

可见-近红外(488～944 nm)基于低温辐射计的高精度光辐射绝对定标研究

报道了可见-近红外波段(488～944nm)基于低温辐射计的光谱辐射功率定标和标准传递实验和研究,并对测量结果的各个不确定因素进行了测量和分析。首先低温辐射计采用电替代方法测量单个波长激光绝对光功率,测量不确定度低于0．016％。然后利用低温辐射计定标作为标准传递探测器的硅陷阱探测器,从而建立可见-近红外波段陷阱探测器的绝对光谱响应率标准,其不确定度小于0．028％。结果证明了在此波段以探测器为基础建立和传递高精度光辐射标准的合理性和可行性。     

高精度光电数据采集系统的实验研究

针对光电弱信号检测,采用Σ-ΔAD转换器AD7706和AVR单片机ATmega8515设计了适用于低频量测量的高精度数据采集器,采用Σ-ΔAD转换器ADC16471、AVR单片机ATmega8515、C51单片机C8051F020和以太网控制器RTL8019AS设计了适用于高精度线阵CCD的数据采集器,并分别对两套数据采集器进行了实验研究与性能分析。     

Data acquisition system for the Baikal-GVD neutrino telescope

The objective of the Baikal-GVD project is the construction of a km³-scale neutrino telescope in Lake Baikal. The Gigaton Volume Detector consists of a large three-dimensional array of photo-multiplier tubes. The first GVD-cluster has been deployed and commissioned in April 2015. The data acquisition system (DAQ) of the detector takes care of the digitization of the photo-multiplier tube signals, data transmission, filtering and storage. The design and the implementation of the data acquisition system are described.     

用于ICF实验中超热电子测量的数据采集系统

 针对超热电子测量中传统的非标采集系统带来的可靠性和集成度低、兼容性差等。缺点,介绍了一套完整的基于波形的数据采集系统,它包括了基于工业标准的VXI总线硬件模块,和在NI公司的集成开发环境LabWindows/CVI下所开发的完整控制软件程序。该数据采集系统可以取代传统的积分谱仪,应用于在激光打靶实验中的超热电子温度测量,还结合实验室测试结果对在不同的触发条件下该系统的性能进行了定量分析。     

用于ICF实验中超热电子测量的数据采集系统

针对超热电子测量中传统的非标采集系统带来的可靠性和集成度低、兼容性差等。缺点,介绍了一套完整的基于波形的数据采集系统,它包括了基于工业标准的VXI总线硬件模块,和在NI公司的集成开发环境LabWindows/CVI下所开发的完整控制软件程序。该数据采集系统可以取代传统的积分谱仪,应用于在激光打靶实验中的超热电子温度测量,还结合实验室测试结果对在不同的触发条件下该系统的性能进行了定量分析。     

Data acquisition and instrument control system for neutron spectrometers

A personal computer (PC)-based data acquisition and instrument control system has been developed for neutron spectrometers in Dhruva reactor hall and Guide Tube laboratory. Efforts have been made to make the system versatile so that it can be used for controlling various neutron spectrometers using single end-on detector in step scan mode. Commercially available PC add-on cards have been used for input-output and timer-counter operations. An interface card and DC motor driver card have been developed indigenously. Software for the system has been written in Visual C++ language using MS Windows operating system. This data acquisition and instrument control system is successfully controlling four spectrometers at Dhruva reactor.     

多通道光谱采集系统滤光片设计方法研究

普通彩色相机加载宽带滤光片构造的多通道光谱采集系统的光谱重建性能与滤光片的选用密切相关。针对上述问题,提出基于主成分分析法的合成滤光片设计方法,旨在获得具有较高光谱重建性能并对所有图像场景均适用的最优滤光片组合。在收集多个宽带滤光片的基础上,测得其透射率并转换成矩阵形式;采用主成分分析方法提取该矩阵的前2个主成分,标准化处理后的主成分即为所求合成滤光片的透射率。为了验证上述方法获得的滤光片的性能,利用色差和光谱均方根误差2个指标对加载了合成滤光片的仿真采集系统的光谱重建精度进行了评价。实验结果表明:采用该方法得到的滤光片组合优于常用方法得到的滤光片组合, 用其构造的成像系统具有较高的色度重建精度和光谱重建精度,此外,改变目标场景颜色特性,其重建性能保持稳定。     

指纹及手指静脉图像复合采集光学系统设计

针对生物特征的多模识别技术,设计了一款用于指纹及手指静脉图像复合采集的光学系统。用于采集指纹和手指静脉图像的光学镜头分别由3片和12片球面透镜构成,工作波长分别为650 nm和850 nm,成像器件分别采用640 pixel×480 pixel CCD和640 pixel×512 pixel非制冷红外探测器。使用Zemax软件对该系统的光学结构进行了设计和优化。像质评价结果表明:指纹图像采集镜头在空间截止频率67 lp/mm处,调制传递函数MTF值大于0.6;手指静脉图像采集镜头在空间截止频率30 lp/mm处,调制传递函数MTF值大于0.8;两镜头各视场弥散斑均方根半径远小于成像器件像元尺寸,接近衍射极限,且成像畸变均小于0.5%。实验证明该系统采集到的图像质量优良,分辨率高。     

夜视战场环境视觉传感信息采集系统设计

夜视战场环境视觉传感信息的实时获取是跟踪夜视战场图像处理分析的前提,针对夜视战场环境的复杂特征,设计了夜视战场环境视觉传感信息采集系统,分析了系统的总体结构,系统硬件主要包括视觉传感器、传感器控制卡和扩展卡、图像采集与存储以及信号调理电路,给出了系统采集节点的程序设计流程以及传感信息采集的具体程序代码实现过程。实验结果说明,所设计系统可有效采集到夜间军事战场中的传感信息,并且具有较高的采集精度。     

混沌激光相关法测距系统的信号采集与处理

 混沌激光相关法测距技术可用于汽车防撞、光纤及电缆断点检测等,其中混沌信号的快速采集、存储以及处理是重要的单元技术。基于数据采集卡设计并实现了混沌激光测距系统的数据采集与处理,利用Visual Basic平台,开发了采集、存储的控制软件,并提出和编制了平均离散消除算法以实时地实现混沌信号的高信噪比相关运算。利用该采集处理系统,实验获得了低于±0.25 m的光纤断点定位精度。     

微型测色分光光谱仪的总体设计及数据采集系统研究

为解决目前颜色测量仪器测速慢、体积大的问题,采用先进的颜色测量方法——光电摄谱法,设计了一种微型测色分光光谱仪。仪器由光学系统、信号采集与处理电路、测色软件三部分组成。阐述了系统的总体设计。采用线阵CCD(TCD1304AP)作为光电探测器,采用ARM嵌入式处理器作为中心处理器件,仅在一片LPC2214上完成了CCD的驱动及信号采集存储系统设计,并选择USB作为数据传输设备,从而有效地减小了仪器的体积。结果表明,此仪器测量精度高,测量速度快,方便携带。