大规模红外干涉信号并行获取技术研究

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1、博士学位论文大规模红外干涉信号并行获取技术研究王海英作者姓名：指导教师:中国科学院上海技术物理研究所学位类别:工学博士学科专业:物理电子研究方向：光谱技术与成像光谱技术培养单位:中国科学院上海技术物理研究所2015年5月学位论文版权使用授权书本人完全了解中国科学院大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存学位论文。本人同意《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》出版章程的内容，愿意将学位论文提交《中国学术期刊（光盘版）》电子杂志社，编入CNKI学位论文全文数据

2、库并充实到“学位论文学术不端行为检测系统”比对资源库，同意按章程规定享受相关权益。保密论文在解密后遵守此规定。ResearchonParallelAcquisitionofLarge–ScaleInfraredInterferometerDataByADissertationSubmittedtoUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofDoctorofPhysicsElectronicsShanghaiInstituteofTechnicalPhysicsofC

3、hineseAcademyofSciences05,2014摘要基于迈克耳逊干涉仪的傅里叶光谱仪，由于具有高通量、高光谱分辨率等特点广泛应用于科学试验以及星载探测领域。在对地遥感方面，它可以通过高光谱分辨率的对地探测，实现大气成分、地表资源、空气污染等环境相关的遥感应用。特别在气象领域，基于干涉原理的大气垂直探测，在国际上已成为光谱探测的重要手段。基于干涉原理的探测技术存在的不足之处就是探测需要的时间较长，只有获取完整的一幅干涉图，才能进行光谱反演，继而获得被测目标的光谱信息。而基于焦平面探测技术，在一次干涉图形成过程中，可以同时获得成百上千幅来自不同探测器的干涉图信号，可大大提高探测效率，

4、进而也实现更高的空间分辨率以及更精细目标的成分或者温湿度探测。当探测器由单元型转变为焦平面型后，随着探测元数的增加，也带来了干涉数据的急剧增加。为了解决这个问题，本文围绕红外焦平面探测器在大气垂直探测中的应用，开展了大规模红外干涉信号获取、信号处理等相关领域的研究。针对国内外高光谱探测方面的进展和发展方向进行了调研和分析；针对32x32元红外焦平面探测器的工作特性，结合干涉仪的工作原理，搭建了由红外焦平面探测器组成的干涉系统，设计了符合红外焦平面工作必须的偏置电源、信号调理电路、信号采样和转换电路，实现了32x32幅干涉图信号的读出、传输与存储。编写了焦平面探测器必须的信号读出控制程序、基于

5、16通道的模数转换控制程序、由同步时钟作为握手信号的16bit并行数据传输控制程序。通过对干涉图的采样效果的分析，对最初的硬件设计进行了设计改进。其中包括对探测器供电偏置单元进行了低噪声、抗干扰等方面的优化设计，在信息采集系统部分，对模拟和数字供电方面进行优化设计，并完成了PCB改进设计。通过软硬件的设计与调试，本论文实现了基于焦平面的干涉信号获取，在试验与调试过程中发现了一些影响信号获取的重要环节，也明确了问题的解决途径，这些工作和已经取得的成果为以后实现大规模傅里叶信号获取的积累了初步的经验，为干涉仪的更广阔应用做了技术上的积累和准备。关键词：红外傅里叶光谱仪，读出电路，光谱复原，FPG

6、AIIABSTRACTABSTRACTFourierspectrometerbasedonMichelsoninterferometer,withtheadvantagesofhighthroughput,highspectralresolutioncharacteristics,iswidelyusedinscientificexperimentsandspacebornefield.Inthefieldoftheremotesensingitcanachieveremotesensingapplicationsuchasatmosphericcomposition,surfacereso

7、urces,airpollutionintheenvironmentbythehighspectralresolutionofdetection.Inthefieldofmeteorology,atmosphericverticaldetectionbasedontheinterferenceprinciplebecomesanimportantmeanstorealizehyperspectraldetec