Abstract
Tässä työssä suunniteltiin ja toteutettiin ohjauselektroniikka hyperspektrikameraa varten. Hyperspektrikamera on spektrometri, jolla voidaan mitata spektri jokaiselle kuvan pikselille. Työssä käytetyn hyperspektraalisen kameran toiminta perustuu Fabry-Perot-interferometrin päästökaistojen ja värikuvasensorin pikseleiden toisistaan eroavien herkkyyksien hyödyntämiseen. Ohjaamalla interferometrin päästökaistoja sopivasti voidaan kuvasensorin eri pikseleiden avulla selvittää yhdestä kuvasta jopa kolmen spektrikaistan sisältö. Tutkittava spektrialue voidaan mitata muuttamalla transmissiokaistoja perättäisten kuvien välillä.
Toteutettu hyperspektraalinen kamera tarvitsee menetelmän, jolla interferometrin peilejä voidaan ohjata tarkasti. Interferometrin peilien välistä ilmarakoa tuli ohjata nanometrin tarkkuudella 600 nm - 3000 nm alueella. Työssä hyödynnettiin Fabry-Perot-interferometria, jonka ilmarakoa ohjataan kolmen pietsosähköisen aktuaattorin avulla. Interferometrin ilmarakoa mitataan kapasitiivisesti kolmesta kohdasta, mikä mahdollistaa takaisinkytketyn säädön toteuttamisen. Lisäksi aiemmin VTT:llä kehitettyyn kuvauselektroniikkaan lisättiin flash-muisti hyperspektraalisen tiedon tallentamiseksi.
Toteutetun hyperspektraalisen kameran tehon kulutus on vain 1.6 W. Kameran paino on noin 350 g. Työssä mitattiin myös interferometrin ja ohjauselektroniikan suorituskykyä. Interferometrin ilmaraon asettumisaika 200 nm askelmaiselle muutokselle on noin 0.6 ms. Kohinan aiheuttamaa ilmaraon muutosta arvioitiin mittaamalla kohina virhesignaalin esivahvistimen lähdössä ja laskemalla tätä kohinajännitettä vastaava ilmaraon muutos. Tämän arvioitiin olevan tehollisarvoltaan noin 0.1 nm. Ympäristön vaikutusten todettiin aiheuttavan suurimmat ongelmat ilmaraon ohjauksen tarkkuudessa. Varsinkin lämpötila ja kosteus vaikuttavat ohjauksen tarkkuuteen ja säätöalueeseen. Kosteus muuttaa lähinnä säätöaluetta, mutta lämpötila vaikuttaa myös ilmaraon asetusarvojen tarkkuuteen. Lämpötilan todettiin muuttavan ilmarakoa enimmillään 0.5 nm/°C.
Toteutettu hyperspektraalinen kamera tarvitsee menetelmän, jolla interferometrin peilejä voidaan ohjata tarkasti. Interferometrin peilien välistä ilmarakoa tuli ohjata nanometrin tarkkuudella 600 nm - 3000 nm alueella. Työssä hyödynnettiin Fabry-Perot-interferometria, jonka ilmarakoa ohjataan kolmen pietsosähköisen aktuaattorin avulla. Interferometrin ilmarakoa mitataan kapasitiivisesti kolmesta kohdasta, mikä mahdollistaa takaisinkytketyn säädön toteuttamisen. Lisäksi aiemmin VTT:llä kehitettyyn kuvauselektroniikkaan lisättiin flash-muisti hyperspektraalisen tiedon tallentamiseksi.
Toteutetun hyperspektraalisen kameran tehon kulutus on vain 1.6 W. Kameran paino on noin 350 g. Työssä mitattiin myös interferometrin ja ohjauselektroniikan suorituskykyä. Interferometrin ilmaraon asettumisaika 200 nm askelmaiselle muutokselle on noin 0.6 ms. Kohinan aiheuttamaa ilmaraon muutosta arvioitiin mittaamalla kohina virhesignaalin esivahvistimen lähdössä ja laskemalla tätä kohinajännitettä vastaava ilmaraon muutos. Tämän arvioitiin olevan tehollisarvoltaan noin 0.1 nm. Ympäristön vaikutusten todettiin aiheuttavan suurimmat ongelmat ilmaraon ohjauksen tarkkuudessa. Varsinkin lämpötila ja kosteus vaikuttavat ohjauksen tarkkuuteen ja säätöalueeseen. Kosteus muuttaa lähinnä säätöaluetta, mutta lämpötila vaikuttaa myös ilmaraon asetusarvojen tarkkuuteen. Lämpötilan todettiin muuttavan ilmarakoa enimmillään 0.5 nm/°C.
| Original language | English |
|---|---|
| Qualification | Master Degree |
| Awarding Institution |
|
| Supervisors/Advisors |
|
| Place of Publication | Espoo |
| Publisher | |
| Publication status | Published - 2009 |
| MoE publication type | G2 Master's thesis, polytechnic Master's thesis |