多狭缝条纹相机电子控制系统的研制

论文摘要

利用多狭缝条纹相机（Multi-slits streak camera）实现非扫描三维成像激光雷达（Scannerless three-dimensional imaging lidar）是目前国际上研究的热点。美国相关研究机构已研制出能实现64×64像素的高帧频非扫描式三维成像激光雷达系统,成像的距离精度小于2.5%,图像处理速度可达到每秒100帧,而目前国内还未见相关报道。本文的目的是研制一套用于多狭缝条纹相机的电子控制系统,以进行多狭缝条纹变像管三维成像激光雷达的研究。文章的主要内容有以下几个方面:（1）介绍了单狭缝条纹相机和多狭缝条纹相机的工作原理以及它们在三维成像激光雷达技术中的应用。（2）给出了多狭缝变像管三维成像激光雷达的系统结构,介绍了光电成像系统采取的设计方案,其中侧重介绍了光纤图像变换器的工作原理和条纹变像管采用的设计方案。（3）阐述了电子控制系统各个部分的功能,详细介绍了电子控制系统快门电路、扫描电路和延时电路的设计。在详细论述了MOSFET的工作原理、开关特性和选择原则后,介绍了MOSFET串联结构的开关,研制出基于MOSFET串联结构的快门电路和扫描电路,给出了电路的测试波形。介绍了采用延时线芯片设计的延时电路。（4）用研制出的多狭缝条纹相机结合Nd:YAG激光器进行了一些动态实验,取得了一些实验结果并进行了分析。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 条纹变像管激光雷达发展现状及研究意义
• 1.2 本文的研究内容及安排
• 第二章 条纹相机及条纹变像管成像激光雷达
• 2.1 单狭缝条纹相机
• 2.2 单狭缝条纹变像管成像激光雷达（STIL）
• 2.3 多狭缝条纹相机
• 2.4 多狭缝条纹变像管成像激光雷达（MS-STIL）
• 第三章 多狭缝条纹变像管成像激光雷达系统结构
• 3.1 光纤图像变换器与光锥
• 3.2 变像管
• 3.3 像增强器
• 第四章 多狭缝条纹相机电子控制系统
• 4.1 快门电路简介
• 4.1.1 快门电路方案
• 4.1.2 储能电缆放电型与截波型快门电路原理
• 4.2 MOSFET
• 4.2.1 MOSFET的特性曲线和主要参数
• 4.2.2 功率MOSFET的开关特性
• 4.2.3 MOSFET的驱动和保护
• 4.3 MOSFET串联结构的开关
• 4.4 基于MOSFET串联结构的截波型快门电路
• 4.5 扫描电路
• 4.5.1 扫描电路概况
• 4.5.2 基于MOSFET串的扫描电路
• 4.6 延时单元
• 第五章 多狭缝条纹相机测试结果
• 5.1 实验装置
• 5.2 实验结果及分析
• 5.2.1 无快门选通条件下的成像
• 5.2.2 快门选通脉冲对成像的影响
• 5.2.3 成像失真
• 5.2.4 激光器对控制电路的干扰
• 第六章 总结
• 6.1 全文总结
• 6.2 建议
• 参考文献
• 发表文章情况
• 致谢