地基紫外吸收性气溶胶监测仪电子学系统

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1、地基紫外吸收性气溶胶监测仪电子学系统王天放王后茂中国魁学院国家空间魁学中心中国魁学院大学摘要：为利用紫外-可见光连续光谱对气溶胶进行观测，研制Y棊于被动光学遥感技术的地基紫外吸收性气溶胶监测仪。介绍了仪器的电子学系统，硬件上包括望远镜、控制器、探测器和电控箱4个部分，软件上基于LabVIEW设计了仪器的控制系统，并采用CCD的局部感光技术对紫外-可见光光谱分别釆集。实验表明，该电子学系统能够实现地基紫外吸收性气溶胶监测仪的自动化观测，并能得到紫外-可见光波段有效的光谱数据。关键词：气溶胶;紫外-可见光;电子学系统;控制;感光区;作者简介：梁少林（1992一）

2、，男，安徽阜阳人，博士研究生。研究方向：空间环境探测技术，包括光电探测系统设计、智能仪器仪表技术等。收稿曰期:2016-09-24Electronicssystemoftheground-basedultravioletabsorbentaerosolmonitorLIANGShao-linWANGYong-meiSHIEn_taoWANGTian-fangWANGHou—maoYANGXiao—junNationalSpaceScienceCenter,ChineseAcademyofSciences;Abstract：Inordertoobserveth

3、eaerosolviatheultraviolet-visiblecontinuousspectrum,thegroundbasedultravioletabsorbentaerosolmonitorhasbeendevelopedonthebasisofpassiveopticalremotesensingtechnology.Theelectronicssystemoftheinstrumentisintroduced,it’shardwareincludestelescope,controller,detectorandelectriccabinet,

4、andit’scontrolsystemisdesignedbyusingtheLabVIEWsoftware,theregionofinterestoftheCCDisalsosetuptocollecttheultraviolet-visiblespectrumsignalrespectively.Theexperimentresultshowsthatthiselectronicssystemcanrealizetheautomaticobservationoftheground-basedultravioletabsorbentaerosolmoni

5、tor,andalsocangettheeffectivespectrumdataofultraviolet-visibleband.Keyword：aerosol;ultraviolet-visiblelight;electronicssystem;control;regionofinterest;Received：2016-09-24被动光学遥感是指利用太阳光或星光等自然光源作为光波信号，通过光辐射的特征对所携带的目标信息进行探测的技术m。目前，基于被动光学遥感进行气溶胶地基观测，国内外已有几十年的发展历史。如美国NASA利用CE318太阳光度计在全球范

6、围内建立的气溶胶自动观测网络AER0NET,该仪器只对对见光-近红外内的几个非连续波段进行观测XZ1。而德国Bremen大学利用差分吸收光谱仪MAX-D0AS建立了DOAS地基观测网络，虽然覆盖紫外-可见光连续波段，但是由于定标难度的问题，仪器只能对天空散射光进行探测m。中国科学院国家空间科学中心研制的地基紫外吸收性气溶胶监测仪既要求能实现紫外-可见光连续光谱的观测，又可同时探测天空散射和太阳直射光。因此，对其电子学系统提出了更高的要求。1系统硬件结构地基紫外吸收性气溶胶监测仪电子学系统原理框图如图1所示。根据各环节的功能不同，可以将电子学系统分为4个主要部

7、分:望远镜电子系统、探测器、控制器和电控箱。其中，望远镜部分主要完成天空散射口和太阳直射口的选择。探测器部分完成光信号的传输，分光和捕捉。控制器部分主要完成整机的控制如太阳跟踪和天空扫描的实现、光谱仪的控制、CCD数据的读取、以及各种采样信号和环境监测信号的处理。电控箱中采样电路主要对各种原始信号进行采样，电源模块对仪器各部分供电。外围设备如太阳跟踪和天空扫描系统选用SOLYSGearDrive型太阳跟踪器，环境监测设备则包括雨雪传感器和风速计。图1地基紫外吸收性气溶胶监测仪电子学系统框图下载原图1.1望远镜望远镜电子学部分包括步进电机及其驱动器、积分球、限

8、位开关、霍尔元件及磁铁、位置检测单元等，其内部结构如