紫外遥感仪器高速CMOS成像电子学系统

基于长光辰芯公司的背照式CMOS探测器GSENSE400和Xilinx公司的Virtex-4FPGA,设计了紫外遥感仪器高速CMOS成像电子学系统,包括探测器驱动电路、低噪声偏置电源电路及时序控制单元等。在接收高速图像数据时,针对传统的通道训练方法只考虑了线路上的随机性抖动而没有考虑固定性抖动的问题,提出了一种新的训练策略,增加了对采样数据正确性的判断,提高了对数据眼图有效窗口识别的准确度。为了克服在随后的图像数据传输过程中由于温度变化和电压漂移引起的采样点的再次偏移,提出了一种实时窗口监视算法,在不影响数据正常传输的情况下,利用监视通道实时监测采样点与有效窗口左右边界的距离,根据需要及时重新调整线路延时,使采样点始终位于比有效窗口更小的一个安全采样窗口内,由此保证了图像数据长时间接收的高可靠性。设计的高速CMOS成像电子学系统工作稳定,输出图像数据率最高可达2.4Gb/s,读出噪声为1.72e-,动态范围94dB,满足载荷的任务需求。

发散光照射方法标定空间紫外遥感仪器光谱辐照度响应度

以辐射度学为理论基础,推导出了发散光和平行光两种照射方法标定的空间紫外遥感仪器光谱辐照度响应度的结果表达式,分析了影响两种照射方法定标结果的因素。通过相关的测试实验,数值估算了采用发散光照射方法为仪器进行辐照度定标时所引入的定标方法误差。计算结果表明,在假设平行光辐照度值均匀及发散光源为朗伯光源的情况下,采用发散光照射方法定标时所引入的定标方法误差小于1.2%。数值估算结果对于采用发散光照射方法为空间紫外遥感仪器进行光谱辐照度定标具有一定的指导意义。

星载紫外遥感仪器测量系统噪声研究

针对星载紫外遥感仪器的高测量灵敏度和大动态范围的要求,采用了数字同步累加解调法提取所测的光谱信号,实时扣除噪声和零点飘移的影响。为保证仪器弱信号下±1%的光度测量精度,电控测量系统噪声应低于8×10-12 A。分析了噪声的来源及其对测量信号的影响,并对所设计的系统进行了噪声及噪声等效光谱辐亮度测试,将该方法的测量结果与采用常规方法测量所得的结果进行了比较。结果表明:该方法扣除背景噪声近80%,且对小信号测量的效果较佳,信噪比达到了国际同类仪器的水平。

空间紫外遥感仪器光谱响应度定标环境的研究

为了减小空间紫外遥感仪器(SURSI)光谱响应度定标不确定度,实现SURSI在轨的高精度探测,对SURSI定标环境进行了深入的分析研究。利用光学薄膜的电磁场理论数值计算出铝+氟化镁膜在250～400nm波段,真空和大气两种环境下的反射率值并进行比对。通过构建SURSI真空/大气响应度比对测试研究系统,对SURSI整机光谱响应度在两种环境下的差异进行了实验研究,在250～400nm波段,平均偏差可达3.8%。理论分析及实验结果表明:受仪器内部光学元件铝+氟化镁膜光学性质的影响,SURSI光谱响应度在真空和大气不同环境下存在明显差异,且偏差值具有波长相关性,直接说明SURSI辐射定标在真空环境下完成的必要性。

空间紫外遥感仪器光谱辐照度响应度定标方法研究

为了避开球面反射镜光谱反射率的测试难点,提出了间接平行光和直接发散光两种不同的定标方法标定仪器辐照度响应度。对两种方法的定标过程与其标定的响应度结果进行了比较与分析,相对偏差为1.0%。不确定度分析表明,利用250～400nm间接平行光法的辐照度绝对定标不确度为±2.8%,相对不确定度为±2.0%;直接发散光法对应的不确定度分别为±2.4%和±1.4%,相对偏差均小于各自的相对定标不确度。结果表明,与间接平行光法相比,采用直接发散光法标定空间紫外遥感仪器(SURSI)辐照度响应度可以更有效地减少辐射定标不确定度。