用于行星表面就位精細光譜分析系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本專利公開了一種用于行星表面就位精細光譜分析系統(tǒng)，它包括定標防塵模塊、光譜分析模塊、數(shù)據(jù)采集與控制模塊、安裝基座。該儀器利用多射頻復合聲光驅動技術，結合雙通道分立探測實現(xiàn)目標圖像及光譜數(shù)據(jù)的獲取，用于精細光譜分析；采用輕型轉動機構驅動集成化的定標防塵板、配以指向鏡，實現(xiàn)行星表面惡劣環(huán)境下的探測、定標、防塵及保溫功能；采用復雜光機構型設計，實現(xiàn)儀器的緊湊型及輕小型。利用該專利實施的儀器具有集成度高，輕小型及多功能的特點，具備無人程控下的自主精細光譜分析功能的同時能適應行星表面惡劣環(huán)境，滿足深空行星表面探測對新型儀器的需求。
【專利說明】用于行星表面就位精細光譜分析系統(tǒng)

【技術領域】：
[0001] 本專利涉及一種光譜分析系統(tǒng)，特別指一種就位精細光譜分析的儀器，它采用多 射頻復合聲光驅動技術，結合雙通道分立探測實現(xiàn)目標圖像及光譜數(shù)據(jù)的獲取，用于光譜 分析；采用輕型轉動機構驅動集成化的定標防塵板、配以指向鏡，實現(xiàn)探測、定標、防塵及保 溫功能；采用復雜光機構型設計，實現(xiàn)儀器的緊湊型及輕小型，特別適合于行星表面探測等 惡劣環(huán)境下的就位精細光譜分析應用。

【背景技術】：
[0002] 形態(tài)測量和光譜測量是研究物質結構和成份的主要方法，其基于不同物質目標的 光譜特征，以及微粒的尺寸和形狀各不相同。成像光譜儀能在獲取所觀測目標二維空間信 息的同時，以高光譜分辨率獲取目標的光譜信息，在光譜圖像立方體上有可能直接區(qū)分和 識別目標，在土地資源調查、農(nóng)林業(yè)、環(huán)境與災害監(jiān)測、海洋、數(shù)字城市等國民經(jīng)濟方面和偽 裝識別、作戰(zhàn)環(huán)境偵察、空間探測等軍事應用方面均有重要應用價值。
[0003] 圖像能提供地面目標精細的幾何特性，而光譜提供目標的光譜信息，能通過對地 物幾何及特征光譜的判別進行目標識別和分類。成像光譜技術起源于上世紀70年代初期 的多光譜遙感技術，并隨著對地觀測應用的需要而發(fā)展，成像光譜儀是一種在成像光譜技 術基礎上發(fā)展起來的新概念光學有效載荷。隨著光學、計算機和焦平面探測器等基礎技術 的不斷發(fā)展，成像光譜技術在九十年代取得了巨大進步。成像光譜儀器的研制及應用，最終 目標是實現(xiàn)對地物目標的幾何及光譜特征的測量，與遙感相機或光譜儀相比，在目標識別 方面具有更強的能力。
[0004] 在過去三十年里，成像光譜技術獲得巨大的發(fā)展，在礦產(chǎn)資源、環(huán)境監(jiān)測、精準農(nóng) 林和軍事國防等方面發(fā)揮了重要的作用，但是，就行星表面就位目標探測及識別而言，需要 實現(xiàn)行星表面礦物識別目標的同時，滿足體積、重量及惡劣環(huán)境的特殊要求，現(xiàn)有技術方式 存在一定局限。針對行星表面目標就位探測，需要解決以下幾方面的問題：1)行星表面目 標就位探測對圖像及光譜獲取能力的需求；2)行星表面探測對惡劣溫度及防塵環(huán)境的適 應要求；3)現(xiàn)場定標及性能監(jiān)測要求；4)輕小型、低功耗的要求。


【發(fā)明內(nèi)容】
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[0005] 綜上所述，針對現(xiàn)有技術不適用行星表面就位精細光譜分析相關要求的局限性， 本專利提供一種適用于行星表面就位精細光譜分析系統(tǒng)，在實現(xiàn)行星表面礦物識別目標的 同時，滿足體積、重量及惡劣環(huán)境的特殊要求。本專利主要特點為：1)采用雙通道分立探 測，結合多射頻復合聲光驅動技術實現(xiàn)目標圖像及光譜數(shù)據(jù)的獲取，用于光譜分析；2)采 用輕型轉動機構驅動集成化的定標防塵板、配以指向鏡，實現(xiàn)探測、現(xiàn)場定標、防塵保溫功 能；3)采用復雜光機構型設計，實現(xiàn)儀器的緊湊型及輕小型。
[0006] 本專利提供的一種適用于行星表面就位精細光譜分析系統(tǒng)包括定標防塵模塊1、 光譜分析模塊2、數(shù)據(jù)采集與控制模塊3、安裝基座4,如附圖1所示。
[0007] 所述的定標防塵模塊1由防塵蓋101、定標漫反射板102、超聲電機103、結構支架 104組成；模塊使用超聲電機103驅動，當超聲電機不工作時，斷電自鎖實現(xiàn)零功耗定位；所 述的定標漫射板102嵌入防塵蓋101內(nèi)組成集成緊湊型的定標防塵板，當儀器待機或關機 時，定標防塵板處于防塵位置，防塵蓋保護防止灰塵污染定標漫射板及儀器內(nèi)部；當儀器定 標時，定標防塵板處于定標位置，定標漫射板102漫反射太陽光用于儀器定標；當儀器探測 時，定標防塵板處于探測位置，讓開光路通道，對目標進行探測；
[0008] 所述的光譜分析模塊2由可見近紅外子模塊及短波紅外子模塊組成，兩者共用指 向反射鏡20及L型光學底板21，其中短波紅外子模塊由紅外成像鏡211、紅外視場光闌 212、紅外光路折轉反射鏡213、紅外準直鏡214、紅外A0TF215、紅外會聚鏡216、紅外像面 折轉反射鏡217、紅外探測器218組成，可見近紅外子模塊由可見成像鏡221、可見視場光 闌222、可見光路折轉反射鏡223、可見準直鏡224、可見A0TF225、可見會聚鏡226、可見像 面折轉反射鏡227、可見探測器228組成。光譜分析模塊2的分光器件使用聲光可調濾光 器AOTF實現(xiàn)時間掃描的凝視型精細光譜探測；通過可見近紅外及短波紅外的雙通道分立 探測，配以復合射頻驅動組合實現(xiàn)全譜段高性能；采用光路多重折轉的復雜光機構型設計， 實現(xiàn)緊湊及輕小型，雙通道串行分立工作，進一步降低功耗。光譜分析系統(tǒng)工作時，探測目 標（探測工況）或定標漫射板（定標工況）反射的太陽光輻射，首先經(jīng)共用指向反射鏡20 進入光譜探測模塊2,然后分別進入雙通道（可見近紅外子模塊及短波紅外子模塊）分立探 測。其中可見成像鏡221將光輻射成像于可見視場光闌222上、由可見光路折轉反射鏡223 折轉后進入可見準直鏡224準直，然后由可見A0TF225實現(xiàn)程控射頻驅動選擇衍射光波長， 再由可見會聚鏡226會聚，經(jīng)可見像面折轉反射鏡227會聚至可見探測器228上，實現(xiàn)可見 近紅外譜段光譜圖像探測；短波紅外子模塊由紅外成像鏡211將光輻射成像于紅外視場光 闌212,由紅外光路折轉反射鏡213折轉后進入紅外準直鏡214準直，然后由紅外A0TF215 實現(xiàn)程控射頻驅動選擇衍射光波長，再由紅外會聚鏡216會聚，經(jīng)紅外像面折轉反射鏡217 會聚至紅外探測器218上，實現(xiàn)紅外光譜探測。
[0009] 所述的數(shù)據(jù)采集與控制模塊3由主控FPGA31、超聲電機驅動電路311、可見探測器 驅動電路312、紅外探測器前放電路313、射頻匹配電路34、DDS射頻發(fā)生電路341、射頻功 率放大器342、射頻功率開關343、射頻邏輯切換電路344、數(shù)據(jù)處理與存儲電路321、數(shù)據(jù)接 口 322、總線32、二次電源331、一次電源接口 33組成。其中一次電源接口 33供電轉化為 二次電源331滿足數(shù)據(jù)采集與探制模塊3各單元的供電需求；由總線32接收指令通過主控 FPGA31控制光譜分析系統(tǒng)工作；主控FPGA31控制超聲驅動電路311控制超聲電機103工 作，實現(xiàn)定標防塵板按需要置于防塵、定標或探測位置；主控FPGA31控制DDS射頻發(fā)生電路 341產(chǎn)生所需頻率的射頻信號，通過射頻功率放大器342放大，控制射頻邏輯切換電路344 通過射頻功率開關342選擇驅動通道，施加于相應的射頻匹配電路34實現(xiàn)對可見A0TF225 及紅外A0TF215的控制，滿足儀器光譜選擇的需求；主控FPGA31控制紅外探測器前放電路 313及可見探測器驅動電路312工作，采集圖像及光譜信號，由數(shù)據(jù)處理與存儲電路321處 理及存儲，并通過數(shù)據(jù)接口 322經(jīng)由總線32輸出；
[0010] 系統(tǒng)具體工作步驟如下：
[0011] 1)加電待機，超聲驅動電路311，射頻功率放大器342,可見探測器驅動電路312、 紅外探測器前放電路313等較大功率電路待機；主控FPGA31待命工作；
[0012] 2)主控FPGA31接收并解譯指令，按指令要求工作；
[0013] 3)定標防塵模塊工作：探測工況時，控制超聲電機103驅動定標防塵板外于探測 位置；定標工況時，超聲電機103驅動定標防塵板外于定標位置；
[0014] 4)定標防塵模塊結束工作，超聲驅動電路311待機節(jié)能；
[0015] 5)可見探測器驅動電路312工作，采集暗噪聲；
[0016] 6)射頻功率放大器342工作，采集光譜圖像數(shù)據(jù)；
[0017] 7)可見探測器驅動電路312,射頻功率放大器342待機節(jié)能；
[0018] 8)紅外探測器前放電路313工作，紅外探測器218致冷；
[0019] 9)紅外探測器前放電路313采集暗電流；
[0020] 10)射頻功率放大器342工作，采集紅外光譜圖像數(shù)據(jù)；
[0021] 11)紅外探測器前放電路313,射頻功率放大器342待機節(jié)能；
[0022] 12)定標防塵模塊工作：控制超聲電機103驅動定標防塵板外于防塵位置；
[0023] 13)定標防塵模塊結束工作，超聲驅動電路311待機節(jié)能；
[0024] 14)待機，等待下一步工作指令。
[0025] 本專利技術解決思路如下：利用超聲電機斷電自鎖、輕小型的特性實現(xiàn)驅動定標 防塵板在探測、定標、防塵工位上的切換；利用聲光可調濾光器組合，配以復合射頻驅動，實 現(xiàn)目標圖像及光譜數(shù)據(jù)獲取，并通過采用雙通道分立探測，采用適應性復雜光機構型設計， 實現(xiàn)緊湊及輕小型的寬譜段精細光譜分析儀器。本專利的具體實現(xiàn)措施如下：
[0026] 1使用輕型超聲電機作為驅動部件，驅動定標防塵板在探測、定標、防塵工位上的 切換；利用超聲電機斷電自鎖特性實現(xiàn)切換后的零功耗定位，滿足行星表面探測低功耗的 需求；
[0027] 2使用聲光可調濾光器，實現(xiàn)時間掃描的凝視型精細光譜探測；通過可見近紅外 及短波紅外的雙通道分立探測，配以復合射頻驅動組合實現(xiàn)全譜段高性能；
[0028] 3采用光路多重折轉的復雜光機構型設計，實現(xiàn)緊湊及輕小型的寬譜段精細光譜 分析儀器。
[0029] 4設定串行工作流程，簡化電路及降低功耗，適應定標及探測工況下的光譜信號探 測，進一步實現(xiàn)輕小型及低功耗。
[0030] 本專利的優(yōu)點在于：
[0031] 1)利用超聲電機輕型及斷電自鎖特點，適應行星表面惡劣環(huán)境需求，滿足儀器在 探測、現(xiàn)場定標及防塵保溫工況切換的同時實現(xiàn)儀器的輕小型；
[0032] 2)可見近紅外及短波紅外的雙通道分立探測設計，采用光路多重折轉的復雜光機 構型，使用聲光可調濾光器配以復合射頻組合驅動實現(xiàn)緊湊及輕小型的寬譜段精細光譜探 測。
[0033] 該專利可以實現(xiàn)行星表面探測對高性能就位精細光譜分析的同時滿足體積、重量 及惡劣環(huán)境的特殊要求，適應月球等地外行星表面就位精細光譜分析的需求。

【專利附圖】

【附圖說明】：
[0034] 圖1為本專利就位精細光譜分析系統(tǒng)模型爆炸示意圖，其中圖A為定標防塵模塊 說明圖，圖B為光譜探測模塊說明圖；圖C為定標防塵模塊和數(shù)據(jù)采集與控制模塊說明圖。
[0035] 圖中：I--為定標防塵模塊；
[0036] 2 為光譜探測模塊；
[0037] 3----為數(shù)據(jù)米集與控制模塊；
[0038] 4--為安裝基座。
[0039] 圖2為本專利中定標防塵模塊1說明圖。
[0040] 圖3為本專利中光譜探測模塊2說明圖。
[0041] 圖4為本專利中數(shù)據(jù)采集與控制模塊3模塊說明圖。

【具體實施方式】：
[0042] 下面結合圖1?圖4給出本專利一個較好實施例，主要作進一步詳細說明本專利 的特點，而非用來限定本專利的范圍：
[0043] 先請參閱圖1，圖1是本專利具體實施例用于行星表面就位精細光譜分析儀器示 意圖，由定標防塵模塊1、光譜探測模塊2、數(shù)據(jù)采集與控制模塊3、安裝基座4組成。其定標 防塵模塊1采用超聲電機驅動集成化的定標防塵板、配以指向鏡，實現(xiàn)探測、定標、防塵及 保溫功能；其光譜探測模塊2采用雙通道分立探測及復雜光機構型設計，實現(xiàn)緊湊型、輕量 化的目標圖像及光譜數(shù)據(jù)的獲取模塊，用于光譜分析；其數(shù)據(jù)采集與控制模塊3采用多射 頻復合聲光驅動AOTF及串行工作流程，簡化電路及降低功耗，適應行星表面探測等惡劣環(huán) 境下的應用需求。
[0044] 1、請參閱圖2,定標防塵模塊1由防塵蓋101、定標漫反射板102、超聲電機103、結 構支架104組成。其中定標漫射板102嵌入防塵蓋101內(nèi)組成定標防塵板，由超聲電機103 驅動其于探測、定標、防塵三者間位置的切換，當儀器不工作時，定標防塵板處于防塵位置， 防塵灰塵污染定標板及內(nèi)部光學元件；當儀器定標時，定標防塵板處于定標位置，與安裝平 臺水平，漫反射太陽光用于儀器定標；當儀器探測時，定標防塵板處于探測位置，讓開光路 通道，對目標進行探測。
[0045] 使用的超聲電機103由南京航空航天大學及上海技術物理研究所聯(lián)合研制的空 間應用型TRUM-30電機，其主要技術指標為 ：
[0046] a)尺寸：D X h彡030 X 20丨腦。
[0047] b)額定扭距：> 0· 08Nm正/反轉。
[0048] c)額定轉速：> 100r/min。
[0049] d)自鎖力矩：彡0· INm。
[0050] e)電源電壓12?15V，功耗小于12W。
[0051] f)定、轉子質量：彡40g。
[0052] 定標漫射板102由合肥物質研究院研制的CE-DBB-ZSl型定標漫射板，其主要技術 指標為：
[0053] a)譜段：400 ?2500mm ;
[0054] b)全譜段半球反射率：反射率>85% ;
[0055] c)面非均勻性：優(yōu)于1% ;
[0056] d)郎伯性：要求天頂角45°、方位角0°觀測（以光譜儀觀測方位為0度，下同）， 入射方位角為90°時，在入射天頂角75°附近BRDF變化小于10%。/°、45°附近變化小于 4%〇 /° ；
[0057] e)尺寸：52mmX 48mmX IOmm ;
[0058] f)重量：<40 克；
[0059] 2、請參閱圖3,光譜分析模塊2所述的光譜分析模塊2由可見近紅外子模塊及短波 紅外子模塊組成，兩者共用指向反射鏡20及L型光學底板21，其中短波紅外子模塊由紅外 成像鏡211、紅外視場光闌212、紅外光路折轉反射鏡213、紅外準直鏡214、紅外A0TF215、紅 外會聚鏡216、紅外像面折轉反射鏡217、紅外探測器218組成，可見近紅外子模塊由可見成 像鏡221、可見視場光闌222、可見光路折轉反射鏡223、可見準直鏡224、可見A0TF225、可見 會聚鏡226、可見像面折轉反射鏡227、可見探測器228組成。光譜分析模塊2的分光器件 使用聲光可調濾光器（AOTF)實現(xiàn)時間掃描的凝視型精細光譜探測；通過可見近紅外及短 波紅外的雙通道分立探測，配以復合射頻驅動組合實現(xiàn)全譜段高性能；采用光路多重折轉 的復雜光機構型設計，實現(xiàn)緊湊及輕小型，雙通道串行分立工作，進一步降低功耗。
[0060] 光譜分析系統(tǒng)工作時，探測目標（探測工況）或定標漫射板（定標工況）反射的 太陽光輻射，首先經(jīng)共用指向反射鏡20進入光譜探測模塊2,然后分別進入雙通道（可見 近紅外子模塊及短波紅外子模塊）分立探測。其中可見成像鏡221將光輻射成像于可見視 場光闌222上、由可見光路折轉反射鏡223折轉后進入可見準直鏡224準直，然后由可見 A0TF225實現(xiàn)程控射頻驅動選擇衍射光波長，再由可見會聚鏡226會聚，經(jīng)可見像面折轉反 射鏡227會聚至可見探測器228上，實現(xiàn)可見近紅外譜段光譜圖像探測；短波紅外子模塊由 紅外成像鏡211將光輻射成像于紅外視場光闌212,由紅外光路折轉反射鏡213折轉后進入 紅外準直鏡214準直，然后由紅外A0TF215實現(xiàn)程控射頻驅動選擇衍射光波長，再由紅外會 聚鏡216會聚，經(jīng)紅外像面折轉反射鏡217會聚至紅外探測器218上，實現(xiàn)紅外光譜探測。
[0061] 所用AOTF選用中國電子科技集團第26研究所定制產(chǎn)品，其中可見AOTF (225)主 要技術指標為：
[0062] a)工作波長：450 ?950nm
[0063] b)光譜分辨率：2?IOnm
[0064] c)孔徑角：彡 4. 3。
[0065] d)分離角：>5.6°
[0066] e)通光口徑：10mm X IOmm
[0067] f)衍射效率非均勻性：〈30%
[0068] g)衍射效率與透過率的乘積：> 37% @全譜段
[0069] h)漂移：光譜范圍內(nèi)小于0.0Γ
[0070] i)尺寸（寬 X 高 X 長（光軸））：43_X29_X32_
[0071] j)驅動功率：< 2. OW
[0072] k)驅動頻率范圍：65MHz?185MHz
[0073] 紅外AOTF (215)主要技術指標為：
[0074] a)工作波長：900 ?2400nm
[0075] b)光譜分辨率：3?12nm
[0076] c)孔徑角：>2°
[0077] d)分離角：>6.2。
[0078] e)通光口徑：10mmX IOmm
[0079] f)衍射效率：>30 % @全譜段
[0080] g)透過率：>95 %
[0081] h)漂移：光譜范圍內(nèi)小于0. Γ
[0082] i)尺寸（寬 X 高 X 長（光軸））：60_X30_X38_
[0083] j)驅動功率：< 2. OW
[0084] k)驅動頻率范圍：40MHz?130MHz
[0085] 可見探測器228選用Cypress公司的STAR250型CMOS器件，主要技術指標為：
[0086] a)有效像素：512 X 512
[0087] b)像素尺寸 25 μ mX 25 μ m
[0088] c)光譜范圍 200 ?IOOOnm
[0089] d)讀出頻率最快可達30巾貞/秒
[0090] e)平均暗電流信號4750e_/s at RT
[0091] f)內(nèi)部ADC量化位數(shù)：IObit
[0092] 紅外探測器218選用Judson公司J23TE2-66C型InGaAs紅外探測器件，主要技術 指標為：
[0093] a)光敏面大小：Φ Imm
[0094] b)最大響應：1. 2A/W
[0095] c)探測率：8. AE11CmHzv2lT1
[0096] d)暗電流：1. 0E_5 A
[0097] e)TEC:2 級
[0098] 3、請參閱圖4,數(shù)據(jù)采集與控制模塊3由主控FPGA31、超聲電機驅動電路311、可見 探測器驅動電路312、紅外探測器前放電路313、射頻匹配電路34、DDS射頻發(fā)生電路341、 射頻功率放大器342、射頻功率開關343、射頻邏輯切換電路344、數(shù)據(jù)處理與存儲電路321、 數(shù)據(jù)接口 322、總線32、二次電源331、一次電源接口 33組成。其中一次電源接口 33供電 轉化為二次電源331滿足數(shù)據(jù)采集與探制模塊3各單元的供電需求；由總線32接收指令 通過主控FPGA31控制光譜分析系統(tǒng)工作；主控FPGA31控制超聲驅動電路311控制超聲電 機103工作，實現(xiàn)定標防塵板按需要置于防塵、定標或探測位置；主控FPGA31控制DDS射 頻發(fā)生電路341產(chǎn)生所需頻率的射頻信號，通過射頻功率放大器342放大，控制射頻邏輯切 換電路344通過射頻功率開關342選擇驅動通道，施加于相應的射頻匹配電路34實現(xiàn)對可 見A0TF225及紅外A0TF215的控制，滿足儀器光譜選擇的需求；主控FPGA(31)控制紅外探 測器前放電路（313)及可見探測器驅動電路312工作，采集圖像及光譜信號，由數(shù)據(jù)處理與 存儲電路321處理及存儲，并通過數(shù)據(jù)接口 322經(jīng)由總線32輸出。其工作步驟描述如下： a)加電待機，超聲驅動電路311，射頻功率放大器342,可見探測器驅動電路312、紅外探測 器前放電路313等較大功率電路待機；主控FPGA31待命工作；b)主控FPGA31接收并解譯 指令，按指令要求工作；c)定標防塵模塊工作：探測工況時，控制超聲電機103驅動定標防 塵板外于探測位置；定標工況時，超聲電機103驅動定標防塵板外于定標位置；d)定標防塵 模塊結束工作，超聲驅動電路311待機節(jié)能；e)可見探測器驅動電路（312)工作，采集暗噪 聲；f)射頻功率放大器342工作，采集光譜圖像數(shù)據(jù)；g)可見探測器驅動電路312,射頻功 率放大器342待機節(jié)能；h)紅外探測器前放電路313工作，紅外探測器218致冷；i)紅外 探測器前放電路313采集暗電流；j)射頻功率放大器342工作，采集紅外光譜圖像數(shù)據(jù)；k) 紅外探測器前放電路313,射頻功率放大器342待機節(jié)能；1)定標防塵模塊工作：控制超聲 電機103驅動定標防塵板外于防塵位置；m)定標防塵模塊結束工作，超聲驅動電路311待 機節(jié)能；η)待機，等待下一步工作指令。
【權利要求】
1. 一種用于行星表面就位精細光譜分析系統(tǒng)，它包括定標防塵模塊（1)、光譜分析模 塊（2)、數(shù)據(jù)采集與處理模塊（3)、控制模塊（4);其特征在于： 所述的定標防塵模塊（1)由防塵蓋（101)、定標漫反射板（102)、超聲電機（103)、結構 支架（104)組成；模塊使用超聲電機（103)驅動，當超聲電機不工作時，斷電自鎖實現(xiàn)零功 耗定位；所述的定標漫射板（102)嵌入防塵蓋（101)內(nèi)組成集成緊湊型的定標防塵板，當儀 器待機或關機時，定標防塵板處于防塵位置，防塵蓋保護防止灰塵污染定標漫射板及儀器 內(nèi)部；當儀器定標時，定標防塵板處于定標位置，定標漫射板（102)漫反射太陽光用于儀器 定標；當儀器探測時，定標防塵板處于探測位置，讓開光路通道，對目標進行探測； 所述的光譜分析模塊（2)由可見近紅外子模塊及短波紅外子模塊組成，兩者共用指 向反射鏡（20)及L型光學底板（21)，其中短波紅外子模塊由紅外成像鏡（211)、紅外視 場光闊（212)、紅外光路折轉反射鏡（213)、紅外準直鏡（214)、紅外AOTF(215)、紅外會聚 鏡（216)、紅外像面折轉反射鏡（217)、紅外探測器（218)組成，可見近紅外子模塊由可見 成像鏡（221)、可見視場光闊（222)、可見光路折轉反射鏡（223)、可見準直鏡（224)、可見 AOTF(225)、可見會聚鏡（226)、可見像面折轉反射鏡（227)、可見探測器（228)組成；光譜 分析模塊（2)的分光器件使用聲光可調濾光器（AOT巧實現(xiàn)時間掃描的凝視型精細光譜探 巧IJ ;通過可見近紅外及短波紅外的雙通道分立探測，配W復合射頻驅動組合實現(xiàn)全譜段高 性能；采用光路多重折轉的復雜光機構型設計，實現(xiàn)緊湊及輕小型，雙通道串行分立工作， 進一步降低功耗。光譜分析系統(tǒng)工作時，在探測工況下探測目標反射的太陽光福射或在定 標工況下定標漫射板反射的太陽光福射，首先經(jīng)共用指向反射鏡（20)進入光譜探測模塊 (2)，然后分別進入可見近紅外子模塊及短波紅外子模塊雙通道分立探測；其中可見成像鏡 (221)將光福射成像于可見視場光闊（222)上、由可見光路折轉反射鏡（223)折轉后進入 可見準直鏡（224)準直，然后由可見AOTF (225)實現(xiàn)程控射頻驅動選擇衍射光波長，再由可 見會聚鏡（226)會聚，經(jīng)可見像面折轉反射鏡（227)會聚至可見探測器（228)上，實現(xiàn)可見 近紅外譜段光譜圖像探測；短波紅外子模塊由紅外成像鏡（211)將光福射成像于紅外視場 光闊（212)，由紅外光路折轉反射鏡（2蝴折轉后進入紅外準直鏡（214)準直，然后由紅外 AOTF(215)實現(xiàn)程控射頻驅動選擇衍射光波長，再由紅外會聚鏡（216)會聚，經(jīng)紅外像面折 轉反射鏡（217)會聚至紅外探測器（218)上，實現(xiàn)紅外光譜探測； 所述的數(shù)據(jù)采集與控制模塊（3)由主控FPGA(31)、超聲電機驅動電路（311)、可見探 測器驅動電路（312)、紅外探測器前放電路（313)、射頻匹配電路（34)、DDS射頻發(fā)生電 路（341)、射頻功率放大器（342)、射頻功率開關（343)、射頻邏輯切換電路（344)、數(shù)據(jù)處 理與存儲電路（321)、數(shù)據(jù)接口（322)、總線（32)、二次電源（331)、一次電源接口（33)組 成；其中一次電源接口桃）供電轉化為二次電源（331)滿足數(shù)據(jù)采集與探制模塊（3)各 單元的供電需求；由總線（32)接收指令通過主控FPGA(31)控制光譜分析系統(tǒng)工作；主控 FPGA(31)控制超聲驅動電路（311)控制超聲電機（103)工作，實現(xiàn)定標防塵板按需要置 于防塵、定標或探測位置；主控FPGA(31)控制DDS射頻發(fā)生電路（341)產(chǎn)生所需頻率的 射頻信號，通過射頻功率放大器（342)放大，控制射頻邏輯切換電路（344)通過射頻功率 開關（342)選擇驅動通道，施加于相應的射頻匹配電路（34)實現(xiàn)對可見AOTF(225)及紅 外AOTF(215)的控制，滿足儀器光譜選擇的需求；主控FPGA(31)控制紅外探測器前放電 路（3蝴及可見探測器驅動電路（3。）工作，采集圖像及光譜信號，由數(shù)據(jù)處理與存儲電路 (321)處理及存儲，并通過數(shù)據(jù)接口（322)經(jīng)由總線（32)輸出。
【文檔編號】G01J3/36GK204228269SQ201420462938
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年8月15日 優(yōu)先權日:2014年8月15日
【發(fā)明者】王建宇, 何志平, 王斌永, 李春來, 呂剛, 袁立銀, 陳凱 申請人:中國科學院上海技術物理研究所