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原子氧气辉探测仪控制系统的设计与实现

刘峰  
【摘要】: 气辉是空间光学辐射背景中一种重要的自然发光现象,对气辉的探测在科学研究及航天方面具有广泛的应用前景。原子氧气辉探测仪是对可见光波段的氧原子绿线(557.7nm)和氧原子红线(630.0nm)的发射强度进行临边探测,为科学研究提供重要的观测数据。我们设计的原子氧气辉探测仪包括光学系统、探测器系统和电子学系统三部分,其中电子学系统中的控制系统设计对整个仪器设计具有重要意义,是探测仪能否正常工作的重要组成部分。本文主要工作是进行探测仪控制系统部分的研制。 在原子氧气辉探测仪原理样机的研制中,探测仪控制系统是其核心部分之一,其主要功能是对CCD器件探测到的图像信号进行处理,并将其数字化后传输到计算机进行存储。本文详细介绍了课题的背景和国内外研究现状,详细介绍了探测仪的系统组成部分。从帧转移型面阵CCD的工作原理入手,论述了CCD输出噪声的种类和消除方法,特别是结合CCD的KTC噪声特性,采用相关双采样技术来抑制其噪声干扰,并将其应用到控制系统的硬件电路设计中。设计了探测仪控制系统的硬件电路,通过信号处理模块对CCD输出信号进行放大和相关双采样去噪,模数转换模块对信号进行数字化处理,DSP对系统进行控制使其正常工作并传输数据。对系统的软件设计过程和相关子程序进行了介绍,并对整个系统进行了调试。最后,对现阶段的工作进行了总结并提出了改进的建议,作为下一步工作的参考。


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