30000字硕士毕业论文碲镉汞红外探测系统的结构及其电路设计策略分析。

介绍

大气成分检测技术的研究现状目前，空气污染、气候变暖和臭氧层破坏是人类面临的主要问题。大气中重要成分的微小变化可能对地球环境产生重要影响。此外，我国正处于快速发展时期。工业排放造成的空气污染是我们面临的一个重要问题。大气成分的检测和连续监测对保护人类和人类赖以生存的地球具有重要意义。目前，卫星上使用的大气成分检测仪器大多采用滤光片分光和光栅分光检测仪器，它们不仅检测通道少，而且光谱分辨率和辐射测量精度也较低。它们的探测精度和分辨率已经不能满足日益发展的大气科学研究的要求。然而，干涉分光大气成分检测仪器具有光通量高、光谱分辨率高、检测通道多等优点，可以从根本上提高大气成分检测的精度和分辨率，从而满足大气检测和环境变化预测的要求。干涉式高光谱分辨率大气成分探测器已成为全球新一代大气成分探测器发展的焦点。随着科学家关注大气成分变化的影响和空之间探测技术的发展，世界各国对新型高精度大气成分探测仪器进行了深入研究。

1.2004年7月发射的美国地球观测卫星-ARUA卫星大气成分探测技术研究现状以大气成分、大气臭氧、空气体质量和气候变化的化学和动力学过程为探测目标，主要携带四种仪器。即臭氧监测器(OM)、高分辨率动态边缘检测器(HIRDLS)、微波边缘检测器(MLS)和对流层发射光谱仪(TES)oTES是高分辨率红外成像傅里叶变换光谱仪，检测光谱范围为3.2-15.4 μm，光谱分辨率高达0.025厘米，垂直分辨率为2千米，重量为385千克，平均功耗为334瓦，精度在650-2500厘米时小于1K，在2500厘米时小于2K主要检测大气温度和氮氧化物、二氧化碳、甲烷、一氧化碳、0:，Hz0等成分的分布。它采用卫星和肢体观测方法。肢体模式的高度范围为0-34Km，扫描宽度为885Km，分辨率为0.53×5.3Km空。它可以在145 \"高度扫描范围内观察任何地球目标。美国计划从2008年到2009年(最初计划于2007年)在地球静止实验卫星EQ-3上携带高光谱红外大气探测器GIFTS(地球同步成像地球转换光谱仪)。GIFTS是基于迈克尔逊干涉光谱学的光谱成像仪。其光谱分辨率可以达到0.6厘米\'/0.3厘米\'，范围从2250厘米到1650厘米\'和1130-685厘米到685厘米。红外光谱能够准确检测全球温室气体传输、大气水分循环和污染气体含量。

GIFTS具有高时间分辨率、极高的通道数和高检测精度。在垂直剖面上，1km水平的温度小于1k，2k水平的湿度小于15%。FTS奥组委消耗255瓦，质量只有60公斤。它是目前世界上最先进的大气探测仪器。2.欧洲大气成分探测技术研究现状欧洲空局于2006年10月19日发射(原计划于2005年发射)气象极轨卫星METOP，搭载IASI(The FratedAtomle SoundingInterfermeter)红外大气探测仪器，该仪器采用迈克尔干涉仪傅里叶变换光谱仪的结构形式。光谱范围为3.62-15.5纳米(2760厘米\'-645厘米-`)，光谱分辨率为0.35^0.50cm\'，垂直分辨率为1千米，精度可达1千米，仪器重236千克，功耗为210瓦，IASI将用于准确检测全球主要温室气体成分和大气，如臭氧和水蒸气。

参考

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摘要3-4

摘要4

目录5-7

1导言7-14

1.1大气成分检测技术的研究现状7-10

1.2外部检测技术的优势和发展10-12

1.2.1红外探测技术的优势10-11

1.2.2外部检测技术的发展11

1.2.3前置放大器基本结构11-12

1.3论文的主要研究内容和内容安排12-14

2红外探测系统组成和系统能量分析及指标分配14-20

2.1红外探测系统的组成和功能14-20

2.1.1光电探测器15-16的工作模式

2.1.2分光计16-17入射辐射的计算

2.1.3红外探测器17-19接收的信号功率

2.1.4响应速度和能量转换19-20

3红外探测系统电路设计20-33

3.1微弱信号检测的特征20-21

3.2微弱信号检测电路21的组成和基本原理

3.3电路设计方案21-33

3.3.1前置放大器电路22-25的设计

3.3.2次级放大器电路25-30的设计

3.3.3特定放大器电路设计30-33

4电路噪声分析33-55

4.1噪声分析描述33-34

4.2噪声分析方法34

4.3噪音类型34-39

4.3.1探测器34-36的噪声源类型

4.3.2放大器电路的噪声源类型36-39

4.4运算放大器电路噪声分析模型39-48

4.4.1前置放大器电路噪声分析40-44

4.4.2次级放大器电路44-48的噪声分析

4.5次级放大器电路48-49输出端前置放大器电路产生的噪声

4.6噪声抑制设计49-50

4.6.1电阻器49的噪声抑制设计

4.6.2探测器和前置放大器电路耦合电缆的噪声抑制设计49-50

4.7放大器电路50-51的总噪声分析

4.7.1放大器电路50的总噪声计算

4.7.2放大电路可接受的信号范围50-51

4.7.3差分放大电路对信号和噪声的影响51

4.8模数转换电路设计和噪声分析51-53

4.8.1模数转换电路设计51-52

4.8.2影响模数转换器信噪比52-53因素的理论分析

4 . 8 . 3 ad转换电路53的噪声分析

....................................................................................

4.9本章总结53-55

5电路性能仿真分析55-64

5.1 orcad/pspice模拟工具介绍55-57

5.2使用oracadpspice a/d软件的注意事项57

5.3放大器电路57-62工作特性的仿真分析

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5.4差分放大电路对信号和噪声的影响62-63

5.5本章总结63-64

6总结和展望64-67

参考文献67-70