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核爆探测系统研究

作　者: 李继红
导　师: 李自田
学　校: 中国科学院西安光学精密机械研究所
专　业: 通信与信息系统
关键词: 光电二极管PDD 数字信号处理器DSP 功率谱估计离散小波变换DWT
分类号: TL81
类　型: 硕士论文
年　份: 2001年
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内容摘要

核爆闪光探测是探测大气层核爆最重要物理特征的主要手段。地球卫星由于监视范围大，全天候，因而成为最重要，最理想的核爆炸探测平台。基于此，本文提出了星载核爆光辐射探测的系统方案。本方案对核爆信号的特征进行描述，并且对其能量进行定量计算。针对天基核爆探测系统的要求以及国内外核爆探测的经验，将整个部分分为识别系统和定位系统。本人在硕士研究生期间主要从事核爆识别系统的方案论证工作。此系统以高性能光电二极管PDD作为探测元件，将光能量信号转变为电信号，此信号放大，压缩后经A/D转换器变为数字信号，由DSP对其进行识别处理。此系统的关键技术包括：核爆光辐射效应及卫星环境下核爆、背景特性分析；高精度光学系统研制及探测器选择；强光背景下核爆信号检测和提取技术；核爆信号识别技术及快速信号处理技术；星上轻型辐射定标技术研究；系统小型化、可靠性及空间适应技术；与X射线、NEMP等的融合处理技术。本文针对系统的关键技术进行了论述，对器件的选择，算法的论证都有理论上和实践的结果。

全文目录

第一章绪论  8-17
  1．1 核爆炸现象  8-9
  1．2 国内外星载核爆光辐射探测技术进展  9-11
  1．3 总体方案及其技术指标  11-15
    1．3．1 系统用途  11-12
    1．3．2 总体技术指标  12
    1．3．3 核爆光辐射特征  12-14
    1．3．4 系统总体方案  14-15
  1．4 关键技术以及系统考核指标  15-17
    1．4．1 关键技术  15-16
    1．4．2 系统考核指标  16-17
第二章核爆探测识别系统探测器PDA的选择  17-37
  2．1 能量的估算  17-23
    2．1．1 光电二极管可接收到的核爆火球辐射能量估算  17-19
    2．1．2 地表反射的太阳辐射能量  19-20
    2．1．3 雷电信号的描述及能量估算  20-22
    2．1．4 核爆信号，背景光信号和闪电信号的能量比较  22-23
  2．2 光电探测器的介绍  23-30
    2．2．1 PMT的介绍  24-26
    2．2．2 PDD的介绍  26-28
    2．2．3 PDA的介绍  28-29
    2．2．4 光电探测器的比较  29-30
  2．3 光电二极管的选择  30-35
    2．3．1 光电二极管单管选择  30-34
    2．3．2 光电二极管阵列的选择  34-35
  2．4 结论  35-37
第三章信号的前级处理  37-50
  3．1 光电流输出特性  37-38
  3．2 强光背景下核爆微弱信号检测技术概述  38-43
    3．2．1 两种主要技术方法  38-40
    3．2．2 实时背景消除技术  40-43
  3．3 对数放大器的选择  43-45
  3．4 信号前级处理的电路实现  45-50
    3．4．1 信号提取  47
    3．4．2 高通滤波网络  47-48
    3．4．3 信号的放大  48-49
    3．4．4 对数压缩电路  49-50
第四章核爆信号识别的研究  50-75
  4．1 数字信号处理及核爆识别判据  50-52
    4．1．1 数字化及处理电路  50
    4．1．2 核爆识别判据  50-52
  4．2 核爆识别处理的电路实现  52-64
    4．2．1 核爆识别处理的电路框图  52-54
    4．2．2 DSP器件的特点  54-56
    4．2．3 核爆识别处理的电路和实现  56-64
  4．3 核爆信号识别算法实现的仿真  64-72
    4．3．1 信号流的估算  64-65
    4．3．2 变速率采样  65-67
    4．3．3 信号处理算法的原理  67-70
    4．3．4 功率谱估计与小波变换的仿真比较  70-72
  4．4 核爆当量的判断精度  72-73
  4．5 响应时间  73-75
第五章核爆探测系统的空间防护技术，功耗，体积，重量和数据量估算以及可靠性预测  75-81
  5．1 空间防护技术  75-76
  5．2 系统的可靠性  76-79
  5．3 功耗、体积、重量和数据量  79-81
    5．3．1 功耗  79
    5．3．2 体积  79
    5．3．3 重量  79-80
    5．3．4 下传数据量  80-81
第六章总结与改进  81-83
参考文献  83-86
致谢  86

核爆探测系统研究

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