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光机扫描仪全称光学机械扫描仪,它是借助于遥感平台沿飞行方向运动和遥感器本身光学机械横向扫描达到地面覆盖,得到地面条带图像的成像装置。

组成原理

  1、收集器
  在航天遥感中常用透镜系统或反射镜系统作为光机扫描仪收集地面电磁波辐射信息的器件。
  2、分光器
  光栅设计为使相邻光栅的衍射光的相位差为某波长的整数倍,则光栅在某方向的衍射光均为该波长的光,形成不同波长的衍射光分布在不同方向的现像,这种分光元件叫衍射光栅。
  分光滤光片:能从某一光束中透射或反射特定波长的元件。从分光功能可分为三种形式:长波通滤光片、短波通滤光片和带通滤光片。
  3、探测器 光激发载流子型探测器:利用光激发载流子原理制成的探测器。探测元件有光电二极管、光电晶体管、光电导管、线阵列传感器等。分为:
  pc型—pc型元件是晶体结构,受到外来热辐射时在晶体内产生电子-空穴对,其数量与热辐射的强弱成正比关系。在外加电压的作用下,电子向阳极、空穴向阴极移动而形成电流。
  4、处理器 从探测器出来的低电平信号,需放大和限制带宽。一般在探测器后面设置低噪声的前置放大器来进行这项工作。
  前置放大器随电子元件不同,分为真空管、晶体管和集成电路三种形式。
  前置放大器出来的视频信号可输往磁带机,将模拟信号记录在磁带上。如果需将信号记录在胶片上则需电光转换;如果要求输出信号为数字形式,则需模/数转换。
  5、输出器 输出器种类也很多,输出形式主要有两种: 胶片:经电光变换线路来调制发光器件,发光器件上的光信号强度与视频信号强度一致。当胶片曝光时,数据就被记录下来。

构成

  光机扫描仪主要由收集器、分光器、探测器、处理器、和输出器等几部分组成。

成像过程

  光机扫描仪的收集系统对空间形成一个很小的角度——瞬时视场角,在瞬时视场内的地物辐射能由旋转棱镜反射到反射镜组,经其反射,聚焦在分光器上,经分光器分光后分别照射到相应的探测器上。
  探测器将辐射能转变为视频信号——
  显像管显示:经电子放大器放大和调整,在阴极射线管上显示瞬时视场的地面影像;
  胶片记录:由视频信号控制灯的明暗,经显微镜头在底片曝光后记录下来;
  数据磁带:视频信号经模/数转换器转换,变成数字的电信号,经采样、量化和编码,变成数据流,发送回地面记录。
  随着棱镜的旋转,镜面对地面横越航线(垂直于飞行)方向扫视一次,地面物体依次成像,形成一条影像线被记录下来。随着平台向前移动,扫描旋转棱镜依次对地面扫描,形成一条条相互衔接的地面影像,形成连续的地面条带影像(区域信息)。
  机械扫描成像使用的扫描系统多为抛物面聚焦系统—卡塞格伦光学系统,它将地物的电磁辐射聚焦到探测器。
  光学扫描系统的瞬时视场角很小,扫描镜只收集点的辐射能量,利用本身的旋转或摆动形成一维线性扫描,加上平台移动,实现对地物平面扫描,达到收集区域地物电磁辐射的目的。

常见的扫描仪

  红外扫描仪:接受地物的红外辐射能量,并把它传给探测元件。
  多光谱扫描仪(mss):与红外扫描仪基本类似,其不同之处是,外加一个分光系统,把来自地物的电磁波信号,分成若干个不同的波段,同时用多个探测器同步记录相应波段的信息。而红外扫描仪只在红外波段工作。
  专题制图仪tm:专题制图仪tm的成像原理与mss一致,与mss相比,空间分辨率由80米提高到30米;探测波段由4个增加到7个。

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