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很多地物目标在短波红外波段有丰富的光谱特征和较高的光谱反射率,使得短波红外在对地观测方面的应用十分广阔。如在轨场地替代定标方法需定标仪器与卫星同时同步地测量地表光谱特性均匀的目标物,从而对卫星遥感探测器的输出量进行修正。本文针对1600～2500 nm连续光谱弱信号的观测,展开短波红外低噪声光谱仪的电子学设计,应用于场地替代定标。论文分析了光谱仪的噪声来源,提出仪器的信噪比等性能指标。针对低噪声的要求,调研四款短波红外探测器,对比它们的性能参数和光谱响应曲线,选取了滨松的G11478型InGaAs线阵列探测器。光学系统采用平场凹面光栅分光,设计相关光路,减小杂散光。电子学总体设计分为探测器测量及温控模块和主控模块。探测器测量模块设计G11478型探测器驱动电路;探测器输出模拟信号处理电路,包括差分放大、低通滤波和可编程增益电路;A/D采集电路。基于ARMCortex-M3内核的微处理器STM32F103RET6,对探测器信号的驱动、自动增益、和数字平均采集等展开嵌入式软件设计。由于InGaAs探测器的暗电流等噪声易受温度影响,设计温控模块,分为稳定探测器环境温度的三级恒温系统和对探测器片内制冷的二级制冷系统。三级恒温系统根据探测器的特性和环境条件,选取半导体制冷器TEC1-12706作为执行器,设计MOS管桥式开关电路驱动TEC1-12706,及环境测温电路作为反馈;二级制冷系统设计大电流电路驱动G11478型探测器的二级TEC,及探测器测温电路作为反馈。为达高精度的温控,在微控制器STM32F103RBT6上应用增量型PID算法,根据温度反馈调节驱动电路输出。主控模块以STM32F103ZET6为核心,结合外设硬件电路,实现光谱仪的各项工作功能及运行流程。对温控模块开展测试,结果表明模块稳定探测器环境温度在20℃,温控精度优于±0.5℃;将探测器片内温度制冷到-20℃,温控精度优于±0.1℃。实验验证温控制冷和数字平均滤波算法的方法可有效地降低探测器输出噪声。在实验室开展光谱仪性能测试,利用积分球辐射光源模拟太阳光谱信号。在1600～2500 nm波段,检测仪器的信噪比大于200,非线性优于0.49%,非稳定性优于0.54%。在合肥室外开展光谱仪样机功能测试,验证仪器可测量目标物1600～2500 nm连续光谱信号。