摘要：为了提高TDI-CCD高分辨率空间相机离焦补偿的可靠性,保证相机的图像质量,提出一种多功能调焦控制系统。首先,详细分析离焦补偿的需求,提出位置闭环、温度闭环、图像闭环和位置开环四种调焦方法;然后,介绍系统的构成及工作原理;最后,对四种调焦方法进行设计和实验验证。实验结果表明:位置闭环调焦控制误差不大于1.3μm,温度闭环调焦控制误差不大于1.4μm,图像闭环调焦控制误差不大于2.3μm,位置开环调焦控制误差不大于3.4μm,四种调焦方法的控制误差满足系统设计要求,有效地提高了TDI-CCD高分辨率空间相机离焦补偿的可靠性。

摘要：针对广角极光成像仪滤光片组件的温度控制需求,设计了一种高精度温度控制系统。使用铂电阻作为测温传感器,测温电路可以达到0.05℃的温度采集精度;使用DSP作为主控制器,实现了滤光片温度的全数字控制;使用恒流源电路作为加热片的驱动控制电路,实现了加热功率的高精度、低噪声控制;建立了滤光片组件温度控制系统的数学模型,结合实际系统的阶跃响应曲线辨识得到系统模型参数,设计了系统的控制器,进行了仿真,给出了控制器的性能曲线;通过滤光片组件温度控制系统实验对控制器参数进行了整定,得到了优化的控制器参数。最后,给出了系统的实际温度控制结果,表明系统能够实现滤光片的高精度温度控制。

摘要：针对固相时间分辨荧光光谱的测量,设计出一种全新的固相时间分辨荧光免疫分析系统。使用氮分子激光器作为激发光源,采用积分球和单色仪相结合的荧光收集结构,使杂散光对样品荧光的影响降到最低;用光电倍增管进行光电转换,在500～700 nm范围实现了高分辨荧光光谱测量;利用数字方式实现取样积分功能,提高了系统的信噪比。系统可实现荧光寿命、时间分辨荧光光谱、物质浓度的自动测量,仪器的检测灵敏度可达10-12 mol/L,线性范围为10-12～10-9 mol/L,稳定性相对误差小于3%,荧光光谱分辨为0.5 nm。

摘要：光子计数成像探测器作为探测微弱光的重要手段,由微通道板,解码阳极以及后续的读出电路组成,其中解码阳极的性能直接影响着探测器的成像质量。作为一种电荷分割型阳极,Vernier阳极利用周期性的正弦电极区域替代了楔条形阳极(WSA)的线性电极,可获得高的成像分辨率和大的电极活动区域。根据Vernier阳极的设计原理对Vernier阳极进行了仿真和设计,首先,介绍了矢量形式的阳极解码,确定了阳极设计参量为阳极周期长度,电极振幅及电极波长;其次,分析了各阳极设计参量对探测器成像的影响,利用Labview软件分别模拟了电子云,Vernier阳极板以及其相互作用成像情况,确定了Vernier阳极周期长度与粗调波长之间的关系以及设计参数一定时,成像达到最佳的电子云大小,依照模拟结果和实际的加工条件,设计和制备了周期为891μm,绝缘沟道为25μm,振幅为50μm,粗调数为5的九路Vernier阳极。

摘要：为了提高紫外临边成像光谱仪的系统在轨时间同步精度,提出了采用参考时钟源计算时钟漂移率的方法。对光谱仪的时间系统工作原理进行了分析,利用光谱仪系统中的1553B接口芯片的时标单元作为参考时钟源,获得连续的样本数据,确定了线性拟合计算时钟漂移率,实现对时钟漂移进行动态补偿和光谱仪时间系统优化。给出了基于GPS时钟源的实时检测方法,采用高速FPGA芯片设计了时间同步系统;应用仿真测试设备,记录光谱仪时间同步误差的动态变化,实现了动态测量优化后的光谱仪时间同步误差的目的。实验结果表明:优化后的系统实际测量开始时间误差<13ms,不同测量持续时间下的测量结束误差<466.8 ms,不同积分时间下的测量结束误差<362.5 ms,满足光谱仪数据反演精度时间系统误差<512ms的要求。

摘要：温度因素造成空间相机离焦,使相机的焦面不在最佳摄像范围内,为了实现焦面的自动控制,保证相机的成像质量,提出了一种空间相机焦距的自动温度补偿系统。首先,详细分析了目前相机焦面的补偿策略,针对其缺点和不足提出一种改进方法;其次,介绍了该系统的构成、设计及其工作原理;最后,对其进行了实验验证。实验结果表明:离焦量可以控制在10μm以内,焦面的调整误差不大于1.3μm,温度水平控制满足系统设计要求。提出的空间相机焦距的自动温度补偿系统可以实现自动控制相机温度水平、自动计算相机的离焦量、自动控制相机的焦面,满足相机工作时焦面处于最佳摄像范围内的要求。

摘要：提出一种用于紫外临边成像光谱仪模数分离成像电路的系统设计方案,该方案避免了CCD模拟输出信号的板间传输和数字信号对模拟信号的干扰,使CCD信号处理电路的噪声水平达到了模拟前端数据手册中给出的2 LSB的性能指标。考虑CCD57-10 BI AIMO没有抗溢出结构,在饱和之前会发生电荷溢出现象,提出了临界溢出电子数的概念以取代饱和电子数,并通过增加转移时钟电压以加深势阱深度的方法,将临界溢出电子数从3.0×104提高到了6.0×104,保证了探测器可正确探测设计范围内的强光信号。为了实现更短的曝光时间以增加动态范围,在时序设计中引入了多次电荷倾倒的思想,在不降低探测器动态范围的前提下,将最短曝光时间由163 ms降低到了19 ms,实现了105系统动态范围的设计指标。

摘要：空间扫描镜控制系统对可靠度有较高要求,使用降维观测器观测执行电机电枢电流变量代替传感器直接测量电枢电流,设计PID控制器构成控制系统,能够有效提高空间扫描镜控制系统的可靠度。建立被控对象的状态空间模型,设计系统的降维观测器,对以PID为控制算法为基础的控制系统进行仿真实验,并对不含有观测器和含有观测器的扫描镜控制系统进行了可靠度预估。仿真结果表明,扫描镜控制系统采用降维观测器代替传感器仍能保证系统具有较高的扫描精度和良好的稳定裕度,预估结果表明含有观测器的扫描镜控制系统相比于不含有观测器的扫描镜控制系统可靠度显著提高。

摘要：针对空间辐射测量中的被测信号常常受到系统噪声、漂移及背景辐射的影响，讨论了一种用于空间辐射测量的信号检测方法———数字同步累加解调法。实现了测量系统对背景噪声的实时扣除，使系统的测量灵敏度约提高了一个量级。介绍了实现该方法的电子学系统构成及系统设计中要注意的关键环节。最后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，证明该方法对背景噪声扣除了近８０％且对小信号测量的效果较佳。

摘要：设计了一种单光束紫外-真空紫外分光光度计，主要由150W氘灯辐射源、前置超环面聚光镜、Seya-Namioka全息凹面光栅单色仪、后置反射光学系统、光学调制器、样品/探测器转台、光电倍增管探测器及计算机控制系统组成。利用ZEMAX光学设计软件，对该单光束紫外-真空紫外分光光度计光学系统进行了优化设计，并设计了正弦波长扫描机构。对设计结果进行了分析，从设计结果的分析表明，所设计的单光束紫外-真空紫外分光光度计满足设计指标要求，扫描光谱范围115-400nm，光谱分辨力小于0．5nm，波长精度小于0.1nm。