水下自適應(yīng)照明系統(tǒng)的設(shè)計

0 引言

人類生活已滲入到海洋的各個領(lǐng)域，水下軍事、科研、生產(chǎn)、娛樂比比皆是。水下活動如此多，水下的安全監(jiān)測就成為人們關(guān)心的一個熱門話題。水對光有著強(qiáng)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(jiān)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(shè)計一個合適的光源對水下成像監(jiān)測至關(guān)重要。文章以水下反恐系統(tǒng)中的微光成像為例，對其監(jiān)測環(huán)境及成像特點(diǎn)進(jìn)行了研究，研制出一種適應(yīng)水下成像探測的自適應(yīng)照明系統(tǒng)。照明系統(tǒng)能夠根據(jù)周圍環(huán)境的光強(qiáng)變化，自行調(diào)整照明光源的亮度，從而達(dá)到光源自適應(yīng)調(diào)節(jié)的目的。

1. 監(jiān)測環(huán)境與照明系統(tǒng)概述

水下反恐系統(tǒng)安裝于青島奧帆賽浮標(biāo)碼頭周圍的海底，那里水質(zhì)較差，海水不深，能見度在2m左右。白天太陽光能夠一定程度的照射到監(jiān)測區(qū)域，但監(jiān)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(shè)計出合適的照明光源。

水下自適應(yīng)照明系統(tǒng)能夠根據(jù)監(jiān)測環(huán)境的亮暗，通過自適應(yīng)控制自動調(diào)節(jié)光源的亮度，誤差不超過基準(zhǔn)光強(qiáng)的±8%，這有效改善了成像環(huán)境，提高了監(jiān)測系統(tǒng)的成像質(zhì)量。如何進(jìn)行自適應(yīng)控制，并保證系統(tǒng)的精度。文章設(shè)計了閉環(huán)控制電路來實(shí)現(xiàn)，電路由三部分組成，即信號反饋、自適應(yīng)控制和功率驅(qū)動，組成框圖如圖1示。

圖1 自適應(yīng)照明系統(tǒng)框圖

2．控制電路的設(shè)計

2.1 硬件設(shè)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(qiáng)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(qiáng)弱，將光信號轉(zhuǎn)換成為電信號。為提高反饋信號的精度，必須對光電轉(zhuǎn)換得道的電信號進(jìn)行通濾波，消除環(huán)境帶來的高頻干擾。由于光電轉(zhuǎn)換后的電信號非常弱，必須對其放大。