爆温测量中的超高速光谱信息采集与处理技术研究
光谱信息采集与处理技术是现代信息检测系统中不可缺少的组成部分.爆轰温度场的瞬时动态测量对光谱信息采集系统的速度和精度的要求越来越高.为了实现对爆轰过程中瞬时温度场的测量,本课题研制了一款用于爆轰温度场测量的超高速光谱信息采集与处理系统.论文首先对爆温测量的研究现状及其对光谱采集系统的需求进行了简单介绍,然后较为详细的阐述了超高速光谱信息采集与处理系统的硬件组成,给出了由高速线阵CCD、高精度A/D转换芯片、高性能FPGA、大容量SDRAM、USB总线接口组成的系统设计方案及实现方法.在数据采集方面,设计了高速线阵CCD传感器的驱动电路,包括时序发生电路和驱动放大电路,用VHDL语言编写了时序发生电路模块程序,并对时序进行了仿真和实验验证;在数据存储方面,深入研究了DDR SDRAM器件的基本构造与工作原理,对DDR控制器逻辑细节的实现进行了详细分析,结合成熟的商业化IP核,将采样到的光谱信息存入DDR SDRAM器件中;在数据处理方面,设计了基于回归算法的多光谱测温计算程序,用软件处理的方法实现了光谱图像的预处理;最后对高速PCB(Printed Circuit Board)设计的要点,结合本设计进行了相应的讨论,并给出了电源完整性和信号完整性的解决措施.为验证系统的可行性,在实验室搭建光学系统平台,进行了模拟实验,将采集到的可见光谱段的多个波长处的光谱辐照度进行拟合计算,成功获得了光谱辐射迅速变化的卤钨灯的温度-时间曲线,说明该设计方案能够完成爆轰过程中多波长、多时刻的测量,可用于爆温场的分析计算中.
- 作者：
- 王博
- 学位授予单位：
- 中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所)
- 专业名称：
- 物理电子学
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2009年
- 导师姓名：
- 白永林
- 中图分类号：
- TP274.2
- 关键词：
- 爆温测量；光谱采集与处理；CCD图像传感器；现场可编程逻辑阵列；DDR SDRAM
- measurement of detonation temperature；Spectral data acquisition and processing；CCD image sensor；Field Programmable Gate Array；DDR SDRAM