HgCdTe红外探测系统的构造及其电路设计策略分析

来源: www.sblunwen.com 作者:www.sblunwen.com 发布时间:2012-08-26 21:27 论文字数:30000字
论文编号: sb201208262114422666 论文地区:中国 论文语言:中文 论文类型:硕士毕业论文 论文价格: 150
本论文重点介绍了用于干涉式大气光谱探测技术的中波红外单元探测器微弱信号处理电路的具体设计及其分析,具体内容主要包括: 1.通过资料调研,介绍了论文的项目背景、项目的国内外发展状况
1绪论
        大气成分探测技术研究现状当前,大气污染、气候变暖、臭氧层破坏等是人类所面临的主要问题。大气中的重要成分的微小变化就可能对地球环境带来重要的影响。另外,我国正处于快速发展的时期,工业排放产生的大气污染是我们面临重要的问题。进行大气成分的探测与持续监测对于保护人类以及人类所赖以生存的地球来讲都具有非常重要的意义。目前卫星上使用的大气成分探测仪器大多使用的是滤光片分光以及光栅分光式探测仪器,不仅探测通道较少,而且光谱分辨率也较低,辐射测量精度不高,其探测精度和分辨率已不能满足日益发展的大气科学研究的要求,而干涉分光式大气成分探测仪器由于其具有高光通量、高光谱分辨率及探测通道多的优点,可以从根本上提高大气成分探测的精度和探测的分辨率,从而满足大气探测和环境变化预测的要求。干涉式高光谱分辨率大气成分探测仪已成为世界各国新一代大气成分探测器的发展重点。随着科学家对大气成分变化影响的关注以及空间探测技术发展,世界各国对新型高精度大气成分探测仪器进行了深入研究。
        1、美国大气成分探测技术研究现状美国于2004年7月发射EOS-ARUA卫星则以大气成分的化学及动力过程、大气臭氧、空气质量及气候变化为探测目标,主要搭载四台仪器,即臭氧监测仪(OM工)、高分辨率动态临边探测仪(HIRDLS)、微波临边探测仪(MLS)和对流层发射光谱仪(TES)oTES是高分辨率红外成像傅里叶变换光谱仪,探测光谱范围为3.2-15.4D,m,光谱分辨率最高可达0.025cm',垂直分辨率为2km,重量385kg,平均功耗334W,精确度在650-2500cm-’时小于1K,在2500-3050cm,时小于2K,主要探测大气温度及NOx,COz,CH4,C0,0:,和Hz0等成分的分布,采用星下和临边观测方式,临边模式高度范围为0-34Km,扫描宽度为885Km,空间分辨率为0.53X5.3Km,可在145“高度扫描范围对任何地球目标进行观测。美国计划于2008年一2009年(原计划2007年)在静止实验卫星EQ-3上将搭载高光谱红外大气探测仪GIFTS(GeosynchronousImagingFourierTransformSpectrometer)oGIFTS是基于迈克耳逊干涉分光的一台光谱成像仪,其光谱分辨率可达0.6cm'/0.3c}',在2250-1650cm’和1130-685cm,红外谱段对全球温室气体的传输、大气水气循环及污染气体的含量进行精确探测。
         GIFTS具有高时间分辨率和极高的通道数,并且具有很高的探测精度,在垂直剖面上温度在lkm层面上精度小于1k,湿度在2k层面上小于15%oG工FTS的功耗为255w,质量仅为60kg,是目前世界上最为先进的大气探测仪器。2、欧洲大气成分探测技术研究现状欧空局于2006年10月19日发射(原计划于2005年发射)的气象极轨卫星METOP上搭载的IASI(TheInfraredAtmosphericSoundingInterferometer)红外大气探测仪器,其采用迈克尔干涉傅里叶变换光谱仪结构形式,光谱范围覆盖3.62-}-15.5Nm(2760cm'^-645cm-`),光谱分辨率0.35^0.50cm',垂直分辨率为lkm,精度可达1K,仪器重量236kg,功耗为210W,IASI将用来对全球主要温室气体成分及臭氧和水气等大气进行精确探测。
 
 
参考文献
[1]赵鸿燕等.红外探测器的发展在空空导弹上的应用[J].飞航导弹.2004 (25):1-4.
[2]董显林等.非制冷红外探测器用热释电陶瓷材料研究进展[J].红外与激光工程.2008 (38卷第一期):1-4.
[3]黄静.基于红外探测器的前置放大器噪声特性分析【J].测控技术.2009 (9) : 82-83.
[4]张剑奇.红外物理[M].第一版.西安:西安电子科技大学出版社,2004. 126-135.
[5]吴振森等.空间目标的可见光散射与红外辐射〔J].应用光学.2004 (25-1) : l -4.
[6]王艳菊等.CH4传感系统微弱光电信号处理电路的研究【J].自动化仪表.2006(10):33-35,38.
 
 
摘要 3-4 
ABSTRACT 4 
目录 5-7 
1 绪论 7-14 
    1.1 大气成分探测技术研究现状 7-10 
    1.2 外探测技术的优点和发展状况 10-12 
        1.2.1 红外探测技术的优点 10-11 
        1.2.2 外探测技术发展状况 11 
        1.2.3 前置放大器基本结构 11-12 
    1.3 论文主要研究内容及内容安排 12-14 
2 红外探测系统组成及系统能量分析与指标分配 14-20 
    2.1 红外探测系统组成和功能 14-20 
        2.1.1 光电探测器的工作模式 15-16 
        2.1.2 光谱仪入射辐射计算 16-17 
        2.1.3 红外探测器接收到的信号功率 17-19 
        2.1.4 响应率和能量转换 19-20 
3 红外探测系统电路设计 20-33 
    3.1 微弱信号检测的特点 20-21 
    3.2 微弱信号检测电路组成及基本原理 21 
    3.3 电路设计方案 21-33 
        3.3.1 前置放大电路的设计 22-25 
        3.3.2 二级放大电路的设计 25-30 
        3.3.3 具体放大电路设计 30-33 
4 电路噪声分析 33-55 
    4.1 噪声分析描述 33-34 
    4.2 噪声分析方法 34 
    4.3 噪声类型 34-39 
        4.3.1 探测器的噪声源类型 34-36 
        4.3.2 放大电路噪声源类型 36-39 
    4.4 运算放大器电路噪声分析模型 39-48 
        4.4.1 前置放大器电路噪声分析 40-44 
        4.4.2 二级放大电路的噪声分析 44-48 
    4.5 前置放大电路在二级放大电路输出端产生的噪声 48-49 
    4.6 噪声抑制设计 49-50 
        4.6.1 电阻的噪声抑值设计 49 
        4.6.2 探测器与前置放大电路耦合电缆的噪声抑制设计 49-50 
    4.7 放大电路总的噪声分析 50-51 
        4.7.1 放大电路总的噪声计算 50 
        4.7.2 放大电路可接收信号范围 50-51 
        4.7.3 差分放大电路对号和噪声的影响 51 
    4.8 A/D转换电路设计及其噪声分析 51-53 
        4.8.1 A/D转换电路设计 51-52 
        4.8.2 影响ADC信噪比因素的理论分析 52-53 
        4.8.3 AD转换电路噪声分析 53 
.......................................................................
    4.9 本章总结 53-55 
5 电路性能仿真分析 55-64 
    5.1 ORCAD/Pspice仿真工具简介 55-57 
    5.2 使用Or CAD PSpice A/D软件注意事项 57 
    5.3 放大电路工作特性仿真分析 57-62 
.......................................................................................
    5.4 差分放大电路对信号和噪声的影响 62-63 
    5.5 本章总结 63-64 
6 总结与展望 64-67 
参考文献 67-70 

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