星载大气痕量气体差分吸收光谱仪测试转台结构设计

在星载大气痕量气体差分吸收光谱仪的研制过程中, 需要对其信噪比、光谱分辨率、光谱定标精度等性能指 标进行测试, 为此需要设计专用二维转台以实现不同视场在不同角度下的测试。根据光谱仪参数测试要求, 提出转台 设计方案, 设计转台结构, 建立三维模型, 并对主要零部件进行选型。转台的方位轴 ±180◦ 转动, 满足 114◦ 的主视场测 试要求; 俯仰轴 ±20◦ 翻转, 实现太阳视场需求; 机械定位精度为 ±0.01◦。转台提供两种安装方式, 光谱仪竖立安装进 行太阳视场测试, 水平安装进行主视场测试。转台支撑框架在不同的工况下承受载荷的作用, 利用有限元软件对框架 结构进行仿真, 分析结果验证了框架设计的合理性。     

基于FPGA的LVDS转千兆以太网适配器的设计及应用

星载光谱仪的数据接口为LVDS接口,为快速地将其转换为地面民用设备,设计了LVDS转千兆以太网适配器。适配器采用FPGA为主控芯片,接收光谱仪发送的串行的图像数据,并将其封装为以太网帧格式,然后通过网口芯片传输给上位机;同时适配器接收上位机发送的命令数据,并转发给光谱仪。实验结果表明,适配器在传输速率为43Mbps时,连续运行48小时,误码率为0,在实验室条件和自然条件下均能稳定传输数据,可作为光谱仪的转换接口。     

机载紫外DOAS成像光谱仪CCD成像电路的设计及实施

机载紫外DOAS成像光谱仪通过获取大气与地表的折射或散射的紫外光辐射,监测大气痕量气体的分布与变化,其电子学部件的重要组成部分为CCD成像电路。采用帧转移型面阵CCD-47-20为图像传感器,以现场可编辑门阵列（FPGA）为核心控制器的成像电路模块,设计并实现了一套完整的机载紫外光谱仪成像系统。CCD成像电路完成包括CCD驱动时序电路、CCD数据采集电路,接收CCD模拟图像信号产生数字图像信号,将数字图像信号通过差分芯片驱动以低压差分信号（LVDS）传输给机载通讯系统等功能。讨论了机载紫外成像光谱仪的设计过程,并重点讨论了CCD成像电路的设计过程。设计的机载紫外DOAS成像光谱仪系统成像分辨率为0.286。实验证明满足大气污染气体的观测需求。     

集成相关双采样A/D芯片在星载设备中的应用

随着航天遥感载荷的日益复杂, CCD成像电路中相关双采样芯片(CDS)和通用A/D芯片构成的模数转换电路已不能满足要求.提出了基于集成相关双采样电路和A/D电路的单芯片(AD9814)CCD模数转换电路方案,用于星载光谱仪设备.介绍了该方案的芯片选择、软硬件设计和实验电路构建,并进行了相关实验,结果表明此光学系统的信噪比优于12 bit,AD9814的抗辐照指标为15 krad,所提出方案可用于航天工程.     

大气成分临边探测光谱仪摆镜控制系统设计

星载大气成分临边探测光谱仪在采集高度方向上光信息时需要借助反射镜的反射, 为满足光谱仪扫描需求, 设计了一款扫描摆镜驱动控制系统, 并在地面模拟验证了扫描方向上的光谱数据采集。设计的驱动控制系统基于 STM32 微控制器, 采用 DRV8833C 电机驱动电路和闭环数字 PID 调节器, 利用有限转角直流无刷力矩电机作为光谱 仪摆镜控制系统的执行机构, 并使用 18 位单圈绝对值光电编码器作为位置传感器。进而搭建了摆镜控制系统和试验 平台, 利用光电自准直仪对摆镜系统性能进行试验验证, 测试了系统的指向精度。结果显示平均指向精度小于 12.15′′ , 最大偏差小于 19.6′′ , 最小偏差小于 7.46′′ , 满足工程预研阶段的主要指标要求。