高精度線偏振輻射計數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設計.pdf

1、近年來，隨著科技的進步，太陽輻射計作為一種可進行氣溶膠光學厚度探測和大氣微物理特性區(qū)分的遙感探測儀器在遙感探測領域中具有重要應用，偏振太陽輻射計以其獲取信息維度多、偏振探測精度高等偏振探測優(yōu)點成為太陽輻射計的發(fā)展方向。為滿足偏振輻射計高精度的偏振測量要求，對儀器系統(tǒng)設計提出了新的要求，具體對電子學來說主要體現(xiàn)是具有較大的動態(tài)范圍、良好的線性同時具備極低的系統(tǒng)噪聲，因此設計一種高精度的偏振輻射計數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對儀器的研制具有重要的意義。

2、r>　　本論文根據(jù)高精度線偏振輻射計的工作原理和應用需求，針對目前傳統(tǒng)偏振輻射計數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中微弱信號獲取所采用的跨阻放大法存在高阻值的反饋電阻噪聲大、穩(wěn)定性差、集成度低等缺點，開展了對高精度線偏振輻射計數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的研究，分析了儀器重要的電路參數(shù)并建立了兩種微電流獲取方式的噪聲模型，然后推導出信噪比公式，得出在采樣頻率要求不高的情況下，采用電容積分法的微電流測量方法噪聲較低、信噪比較高的結論，從而解決了傳統(tǒng)偏振輻射計數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)集成度

3、低、穩(wěn)定性差、隨機噪聲影響大等問題。
　　基于以上分析研究，對高精度線偏振輻射計數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進行需求分析與方案設計，采用了基于電容積分的直接電流數(shù)字化集成芯片DDC112直接將探測器信號轉換成20bit數(shù)字量被FPGA讀取，然后對設計的結果進行電路性能測試和整機性能測試，驗證了設計方案的合理性，并進行了外場試驗。實驗結果表明:該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)具有較高的響應動態(tài)范圍，等效噪聲輻亮度比較理想，常規(guī)氣溶膠探測波段信噪比大于等于127，典型