水下自適應照明系統的設計

0 引言

人類(lèi)生活已滲入到海洋的各個(gè)領(lǐng)域，水下軍事、科研、生產(chǎn)、娛樂(lè )比比皆是。水下活動(dòng)如此多，水下的安全監測就成為人們關(guān)心的一個(gè)熱門(mén)話(huà)題。水對光有著(zhù)強烈的吸收作用，水下幾十米外的空間幾乎是漆黑一片，因此進(jìn)行水下安全監測一般都需加人工照明。不同的環(huán)境使用的水下照明也就不同，設計一個(gè)合適的光源對水下成像監測至關(guān)重要。文章以水下反恐系統中的微光成像為例，對其監測環(huán)境及成像特點(diǎn)進(jìn)行了研究，研制出一種適應水下成像探測的自適應照明系統。照明系統能夠根據周?chē)h(huán)境的光強變化，自行調整照明光源的亮度，從而達到光源自適應調節的目的。

1. 監測環(huán)境與照明系統概述

水下反恐系統安裝于青島奧帆賽浮標碼頭周?chē)暮５?，那里水質(zhì)較差，海水不深，能見(jiàn)度在2m左右。白天太陽(yáng)光能夠一定程度的照射到監測區域，但監測環(huán)境仍處于微光照明狀態(tài)，晚上水下則漆黑一片。因此要進(jìn)行水下微光成像探測，就必須設計出合適的照明光源。

水下自適應照明系統能夠根據監測環(huán)境的亮暗，通過(guò)自適應控制自動(dòng)調節光源的亮度，誤差不超過(guò)基準光強的±8%，這有效改善了成像環(huán)境，提高了監測系統的成像質(zhì)量。如何進(jìn)行自適應控制，并保證系統的精度。文章設計了閉環(huán)控制電路來(lái)實(shí)現，電路由三部分組成，即信號反饋、自適應控制和功率驅動(dòng)，組成框圖如圖1示。

圖1 自適應照明系統框圖

2．控制電路的設計

2.1 硬件設計

控制電路的總體框圖如圖2示，

圖2 控制電路組成框圖

2.1.1 光強反饋電路

反饋電路由光敏器件、低通濾波、信號放大三部分組成。利用光敏器件探測出光的強弱，將光信號轉換成為電信號。為提高反饋信號的精度，必須對光電轉換得道的電信號進(jìn)行通濾波，消除環(huán)境帶來(lái)的高頻干擾。由于光電轉換后的電信號非常弱，必須對其放大。