高光谱成像系统光源电气设计制作毕业论文

 2021-04-07 12:04

摘 要

近年来高光谱成像技术在多个领域有巨大突破,本课题研究为推扫式高光谱成像仪配备完善的光源系统。高光谱成像系统工作时需要连续波段的稳定光源,为了确保系统运行可靠性,需要为光源配备合适的电源驱动模块,并对光源状态进行监测。

针对高光谱成像系统对光源可靠性、电气安全性要求,分析评价了实验室现有光源电气系统,提出时序启动及光源工作状态监测的改进目标。对比了PLC控制方案,最终确定了采用延时继电器与电压比较电路的电气系统,并设计制作了控制电路与监测电路,针对设计方案制作了控制盒与反馈面板。提出一种带光敏输出信号的专用灯座设计,包括可以安装射灯及光敏电阻的陶瓷材料结构及相应的电路。对控制电路与监测电路进行了测试,结果显示其性能可以满足高光谱成像系统对光源电气系统的要求。最后对本光源电气控制系统进行了评估,并提出了改进建议。

关键词:高光谱成像;电气控制;光源监测;专用灯座

High spectral imaging system light source electrical design

ABSTRACT

In recent years, the high spectral imaging technology has made great breakthroughs in many fields. In order to ensure the reliability of the system, it is necessary to equip the light source with appropriate power driver module and monitor the state of the light source.

Aiming at the requirement of the high spectral imaging system on the reliability and electrical safety of the light source, the existing electrical system of the light source in the laboratory was analyzed and evaluated, and the improvement targets of the time sequence start-up and the monitoring of the working state of the light source were put forward. Compared with the PLC control scheme, the electrical system using delay relay and voltage comparison circuit was finally determined, and the control circuit and monitoring circuit were designed and made. The control box and feedback panel were made for the design scheme. This paper presents a special lamp holder design with photosensitive output signal, including ceramic material structure and corresponding circuit which can be used to install spotlights and photosensitive resistors. The control circuit and monitoring circuit are tested and the results show that the performance of the control circuit can meet the requirements of the light source electrical system for the high spectral imaging system. Finally, this paper evaluates the electrical control system of the light source and puts forward some Suggestions for improvement.

Keywords: hyperspectral imaging; Electrical control; Light source monitoring; Special lamp holder

目 录

1绪论 1

1.1高光谱成像系统应用背景 1

1.2光源电气要求 2

1.2.1高光谱成像设备 2

1.2.2高光谱成像光源分析 3

1.3研究内容与技术路线 4

1.3.1现有光源系统的特点和不足 4

1.3.2制定光源电气改进目标 5

1.3.3技术路线框图 6

2光源设计需求分析 7

2.1现有的光源系统 7

2.1.1光源结构 7

2.1.2电气控制 7

2.2电气改进要求 8

2.2.1开关控制 8

2.2.2光源工作过程监控 8

3光源电气控制系统设计 10

3.1开关灯顺序控制 10

3.1.1基于延迟继电器的控制方案设计 10

3.1.2继电器方案制作与测试 12

3.2工作状态监测 14

3.2.1基于光敏电阻的方案设计 14

3.2.2光敏电阻监测电路设计 15

3.2.3光敏电阻监测电路测试 15

3.2.4电压比较器和光敏电阻的监测电路设计 18

3.2.5电压比较器和光敏电阻的监测电路制作测试 19

3.3电气控制盒与反馈面板设计 22

3.3.1电气控制盒设计 22

3.3.2监测电路反馈面板设计 24

3.3.3电路安装方式 25

3.4专用灯座设计 26

4效果评估 28

4.1整体评估 28

4.2单元评估 28

4.2.1控制电路 28

4.2.2监测电路 29

5结论 30

5.1课题小结 30

5.2研究结论 30

致谢 31

参考文献........................................................................................................................................................32

1 绪论

1.1高光谱成像系统应用背景

高光谱成像技术近年来发展迅速,在航空航天,食品检测,遥感技术,地质勘探等领域拥有巨大的进步和成果[1]。随着高光谱研究的深入和愈加成熟,高光谱成像仪器也变得越来越轻量化,现在已经广泛应用在高校实验室课题研究当中,目前实验室所使用的两台高光谱成像仪主要用于木材检测,由于两台仪器成像分辨率和拍摄所需波长不同,研究一套可供两台设备共同使用的高光谱成像系统是目前需要解决的问题。

高光谱成像技术最早使用在遥感探测领域,美国宇航局喷气推进实验室在1983年研制了第一台光谱成像仪,而我国是由上海技术物理研究所最先研究机载和星载光谱仪的工作,并且于2002年将星载光谱仪随神州三号载人飞船发射成功[2]

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