单通道便携式FPI测风仪数据采集与控制模块的设计与实现
  • 【摘要】

    随着光电成像技术和光电器件的迅速发展,尤其是高灵敏度科学级电荷耦合器(CCD)的出现,法布里-帕罗干涉仪(FPI ,Fabry-Perot Interferometer)临近空间大气风场和温度测量中的地位变得日益重要,利用FPI获取夜气辉干涉图,提取出气辉辐射源的亮度、多普勒频移、发射谱线热宽度等信息是目前对中层顶和热层底部的风场和温度进行测量的主要方法之一.国内外FPI探测技术的发展日趋成熟,各... 展开>>随着光电成像技术和光电器件的迅速发展,尤其是高灵敏度科学级电荷耦合器(CCD)的出现,法布里-帕罗干涉仪(FPI ,Fabry-Perot Interferometer)临近空间大气风场和温度测量中的地位变得日益重要,利用FPI获取夜气辉干涉图,提取出气辉辐射源的亮度、多普勒频移、发射谱线热宽度等信息是目前对中层顶和热层底部的风场和温度进行测量的主要方法之一.国内外FPI探测技术的发展日趋成熟,各国的观测站对高层大气的气辉辐射进行了长期连续的观测和研究,取得了一系列的研究成果.研制一套体积小,携带方便,适用于远航及野外的大气风场研究的小型便携式FPI干涉仪显得尤其重要. 本文首先详细介绍了国内外FPI探测中高层大气风场技术的研究现状.阐述了常用的控制模块的运动控制方案,结合实际情况,为了实现两相四线步进电机的精确、可交互、实时的控制功能,选取PC机和运动控制卡的运动控制方案作为本系统的控制模块.在掌握扫描式法布里-帕罗干涉仪测风的原理和风速反演技术的基础上,根据法布里-珀罗干涉成像仪的模块特性和特征,完成了单通道扫描式便携式FPI测风仪的研制和配套软件的开发工作.并对采集的图像进行处理,在实验的基础上,不断完善软件. 论文论述了便携式FPI测风仪控制系统配套的软件的完整开发过程.本系统的软件实现了对MPC07、CCD相机的初始化、步进电机精确的运动控制、干涉图像的全自动采集、图像的处理、风速的反演以及数据信息的存储与用户管理的功能.实现了连接PC机的可视化控制界面,对整个便携式FPI测风仪系统的全自动控制.控制软件的开发平台是主流的开发软件Visual C++6.0,并采用Matlab 7.0作为图像处理模块的后台引擎模块.在编写控制软件的过程中,结合了VC++与matlab混合编程、动态链接库、Visual C++连接Access数据库以及 FreeImage图像处理技术等很多关键的技术.不同技术的相互作用,提高了软件控制的实时性、可操作性,大大缩短了控制程序的开发周期. 本文主要介绍便携式FPI测风仪运动控制方案和软件控制的设计与实现.在结合最先进的FPI探测高层大气风场技术基础上,完成了整个系统软件和硬件部分的实现. 收起<<

  • 【作者】

    湛雯 

  • 【学科专业】

    物理电子学

  • 【授予学位】

    硕士

  • 【授予单位】

    武汉大学

  • 【导师姓名】

    艾勇

  • 【学位年度】

    2011

  • 【语种】

    chi

  • 【关键词】

    法布里-珀罗干涉仪%气辉%步进电机%MPC07%运动控制