[發(fā)明專利]一種基于圖像變視場(chǎng)的卷云探測(cè)儀

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811294596.5
• 申請(qǐng)日: 2018-11-01
• 公開（公告）號(hào): CN109540843A
• 公開（公告）日: 2019-03-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊東;陳少應(yīng);劉淑昕;余小強(qiáng);劉志鵬;張靖;曹小元;戚穎;雷雅慧;仇逸菲;丁少聰;劉楊;黃慧;竺翔
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 安徽四創(chuàng)電子股份有限公司
• 主分類號(hào): G01N21/49
• 分類號(hào): G01N21/49
• 代理公司: 合肥和瑞知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 34118
• 代理人: 王挺

本發(fā)明涉及一種基于圖像變視場(chǎng)的卷云探測(cè)儀，包括上位工控機(jī)、下位機(jī)控制系統(tǒng)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)、CCD成像采集系統(tǒng)；所述上位工控機(jī)與下位機(jī)控制系統(tǒng)雙向通信連接，下位機(jī)控制系統(tǒng)與溫控系統(tǒng)雙向通信連接，下位機(jī)控制系統(tǒng)的輸出端連接電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的輸入端，電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)用于帶動(dòng)CCD成像采集系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)，所述溫控系統(tǒng)用于為CCD成像采集系統(tǒng)提供設(shè)定的溫度環(huán)境；所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括水平俯仰步進(jìn)電機(jī)和濾光片轉(zhuǎn)盤電機(jī)，所述下位機(jī)控制系統(tǒng)的輸出端分別連接水平俯仰步進(jìn)電機(jī)和濾光片轉(zhuǎn)盤電機(jī)的控制輸入端；所述水平俯仰步進(jìn)電機(jī)用于帶動(dòng)CCD成像采集系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)。本發(fā)明光路設(shè)計(jì)簡單、探測(cè)時(shí)間短，同時(shí)提高了卷云的探測(cè)精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于大氣測(cè)量儀器設(shè)備領(lǐng)域，具體地講涉及一種基于圖像變視場(chǎng)的卷云探測(cè)儀。

背景技術(shù)

氣溶膠粒子和云對(duì)大氣輻射傳輸、光電工程應(yīng)用、天氣和氣候變化具有重要的影響。尤其是卷云還是一種背景輻射強(qiáng)干擾源，具有很強(qiáng)的前向散射且反射太陽光，對(duì)空間目標(biāo)識(shí)別探測(cè)和衛(wèi)星對(duì)地遙感觀測(cè)起到重要的作用。卷云層較高，較薄且透光性良好，探測(cè)較為困難，卷云也會(huì)干擾地基儀器測(cè)量氣溶膠粒子的性質(zhì)，且卷云的微物理和光學(xué)特性也一直是國際上研究的熱點(diǎn)問題。

目前，用于卷云探測(cè)的儀器設(shè)備光路設(shè)計(jì)復(fù)雜、成本高，且探測(cè)時(shí)間較長；同時(shí)，由于采取了復(fù)雜的光路設(shè)計(jì)，誤差容易疊加，探測(cè)精度也較一般。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供了一種基于圖像變視場(chǎng)的卷云探測(cè)儀，其光路設(shè)計(jì)簡單、探測(cè)時(shí)間短，同時(shí)提高了卷云的探測(cè)精度。

本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種基于圖像變視場(chǎng)的卷云探測(cè)儀，包括上位工控機(jī)、下位機(jī)控制系統(tǒng)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)、CCD成像采集系統(tǒng)；所述上位工控機(jī)與下位機(jī)控制系統(tǒng)雙向通信連接，下位機(jī)控制系統(tǒng)與溫控系統(tǒng)雙向通信連接，下位機(jī)控制系統(tǒng)的輸出端連接電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的輸入端，電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)用于帶動(dòng)CCD成像采集系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)，所述溫控系統(tǒng)用于為CCD成像采集系統(tǒng)提供設(shè)定的溫度環(huán)境。

優(yōu)選的，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括水平俯仰步進(jìn)電機(jī)和濾光片轉(zhuǎn)盤電機(jī)，所述下位機(jī)控制系統(tǒng)的輸出端分別連接水平俯仰步進(jìn)電機(jī)和濾光片轉(zhuǎn)盤電機(jī)的控制輸入端；所述水平俯仰步進(jìn)電機(jī)用于帶動(dòng)CCD成像采集系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)。

進(jìn)一步優(yōu)選的，所述CCD成像采集系統(tǒng)包括CCD成像光學(xué)系統(tǒng)和圖像采集系統(tǒng)，且圖像采集系統(tǒng)包括高精度圖像采集卡和CCD圖像傳感器；所述水平俯仰步進(jìn)電機(jī)用于帶動(dòng)CCD成像光學(xué)系統(tǒng)和CCD圖像傳感器轉(zhuǎn)動(dòng)，所述溫控系統(tǒng)用于為CCD圖像傳感器提供設(shè)定的溫度環(huán)境，所述CCD圖像傳感器的輸出端連接高精度圖像采集卡的輸入端。

更進(jìn)一步優(yōu)選的，所述CCD成像光學(xué)系統(tǒng)包括沿著光照方向依次設(shè)置的鏡筒前端光學(xué)系統(tǒng)和后端聚焦透鏡組；所述鏡筒前端光學(xué)系統(tǒng)包括沿著光照方向依次設(shè)置的四個(gè)不同孔徑的光闌、聚焦透鏡、轉(zhuǎn)盤、視場(chǎng)光闌；所述光闌、聚焦透鏡、轉(zhuǎn)盤、視場(chǎng)光闌、后端聚焦透鏡組均同軸設(shè)置；所述濾光片轉(zhuǎn)盤電機(jī)用于驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)。

更進(jìn)一步優(yōu)選的，四個(gè)所述光闌的孔徑沿著光照方向依次減小設(shè)置；所述視場(chǎng)光闌位于聚焦透鏡的焦平面上；所述CCD圖像傳感器位于后端聚焦透鏡組的焦平面上。

更進(jìn)一步優(yōu)選的，所述轉(zhuǎn)盤相對(duì)于光照方向垂直設(shè)置，且轉(zhuǎn)盤沿其圓周方向上均勻設(shè)置一個(gè)中心波段為530nm的濾光片、一個(gè)中心波段為675nm的濾光片、一個(gè)中心波段為870nm的濾光片和一個(gè)黑色片。

更進(jìn)一步優(yōu)選的，所述濾光片轉(zhuǎn)盤電機(jī)采用步進(jìn)式，每步轉(zhuǎn)動(dòng)90°，濾光片轉(zhuǎn)盤電機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)盤所處的四個(gè)位置，分別對(duì)應(yīng)使得太陽光貫穿中心波段為530nm的濾光片、中心波段為675nm的濾光片、中心波段為870nm的濾光片和黑色片的位置。

更進(jìn)一步優(yōu)選的，所述溫控系統(tǒng)包括溫控盒，所述CCD圖像傳感器位于溫控盒內(nèi)。