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多光束干涉条纹控制技术的研究

作　者: 金志德
导　师: 吴健
学　校: 电子科技大学
专　业: 光学工程
关键词: 主动成像 傅里叶望远术 干涉条纹控制 激光光斑中心检测
分类号: O436.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 148次
引　用: 2次
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内容摘要


随着空间探测技术的发展,对深空目标例如航天器、人造卫星、空间碎片的成像显得尤为重要,在可见光与红外波段的高分辨成像技术成为了研究的焦点。傅里叶望远术作为一种高分辨率的主动成像技术,对远距离的暗淡空间目标成像的角分辨率可达到纳弧度量级。傅里叶望远术目前还处在实验验证阶段,首先需要在实验室里验证原理的可行性,然后扩展到外场试验。在实验系统中,需要快速的获取多组直线干涉条纹来重构目标的图像。本文针对上述问题,在三光束傅里叶望远术成像的实验系统中,通过干涉条纹控制系统来精确的控制两平行光束的角度,以获取大量的直线干涉条纹图样,实现干涉条纹对目标的二维扫描,为提取目标的空间频谱提供前提条件。本文的工作主要有:1.阐述傅里叶望远术成像的基本原理,并且还对其关键技术作具体分析,包括:天线结构理论、相位闭合算法和光束频率设定原则。2.对傅里叶望远术的实验室成像系统进行分析:包括实验系统方案,实验的具体光路、信号处理部分以及系统的综合控制。3.探讨了干涉条纹控制和多光斑中心检测的方法。根据CCD显示的光斑位置,控制两平行光束的夹角来改变干涉条纹,利用激光光斑检测算法提取光斑的中心坐标,并标定干涉条纹的空间频率。4.设计并实现干涉条纹控制系统。利用虚拟仪器软件LabVIEW设计并开发电动位移台系统和CCD相机的应用程序,通过应用程序来实现对系统自动控制。在完成实验系统调节和测试工作后,按照光束的扫描方案实现干涉条纹的二维扫描,并测定干涉条纹的空间频率的大小和方向。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
第一章 绪论  10-15
  1.1 课题研究背景及意义  10
  1.2 国内外发展现状  10-13
  1.3 本论文的主要研究内容  13-15
第二章 傅里叶望远术成像的基本原理  15-26
  2.1 傅里叶望远术成像的基本理论  15-17
  2.2 傅里叶望远术成像的关键技术  17-24
    2.2.1 直线干涉条纹场的扫描  17-18
    2.2.2 天线结构理论与空间频谱的提取  18-20
    2.2.3 相位闭合原理  20-22
    2.2.4 光束频率的设定原则—优化 Golomb 尺  22-24
  2.3 光的相干性对干涉条纹可见度的影响  24-25
  2.4 本章小结  25-26
第三章 傅里叶望远术的实验室成像系统  26-36
  3.1 傅里叶望远术成像系统的实验方案  26-28
  3.2 实验系统的具体光路  28-31
    3.2.1 光束升降及光程补偿系统  28-29
    3.2.2 光束的移频控制  29-30
    3.2.3 激光准直扩束系统  30
    3.2.4 光束控制与条纹检测  30-31
  3.3 实验系统的信号处理  31-34
    3.3.1 探测器的选择与光信号的差频测量  31-32
    3.3.2 信号的采集与放大  32-34
    3.3.3 信号的滤波及幅度相位检测  34
  3.4 实验系统的综合控制  34-35
  3.5 本章小结  35-36
第四章 干涉条纹的控制方法及误差分析  36-46
  4.1 干涉条纹控制与标定  36-39
    4.1.1 干涉条纹的二维扫描与标定  36-38
    4.1.2 光束角度和位置的调节  38-39
  4.2 多光斑中心的检测方法  39-44
    4.2.1 光斑中心检测算法  39-40
    4.2.2 光斑图像的预处理  40-42
    4.2.3 多光斑中心检测的结果  42-44
  4.3 干涉条纹控制系统的误差  44-45
    4.3.1 光学系统的误差  44-45
    4.3.2 机械系统误差  45
  4.4 本章小结  45-46
第五章 干涉条纹控制系统的设计与实现  46-62
  5.1 干涉条纹控制系统的硬件部分  46-49
    5.1.1 光学元件的选择  46-47
    5.1.2 CCD 相机的主要参数  47-48
    5.1.3 电动位移台与运动控制器选择  48-49
  5.2 干涉条纹控制系统的软件平台  49-53
    5.2.1 电动位移运动系统与 LabVIEW 通信  50-51
    5.2.2 LabVIEW 控制 CCD 采集图像  51-52
    5.2.3 干涉条纹控制系统软件平台的功能  52-53
  5.3 实验系统的方案与测试  53-58
    5.3.1 实验系统的光束扫描方案  53-54
    5.3.2 实验系统的调节与调试  54-56
    5.3.3 光束的偏转角度测试  56-58
  5.4 实验结果分析  58-61
  5.5 本章小结  61-62
第六章 总结与展望  62-64
  6.1 本文的工作总结  62
  6.2 工作展望  62-64
致谢  64-65
参考文献  65-68
攻读硕士期间取得的成果  68-69

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中图分类: > 数理科学和化学 > 物理学 > 光学 > 物理光学（波动光学） > 干涉与衍射
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