久久久91-久久久91精品国产一区二区-久久久91精品国产一区二区三区-久久久999国产精品-久久久999久久久精品

   "我們通過LabVIEW快速完成了模塊化測(cè)試軟件，留下更多時(shí)間進(jìn)行早期開發(fā)問題的探測(cè)及診斷，大量節(jié)省總體成本。"

    微快門陣列在詹姆斯·韋伯空間望遠(yuǎn)鏡中的應(yīng)用

             

                            圖1.微快門測(cè)試圖形用戶界面

    隨著哈勃太空望遠(yuǎn)鏡進(jìn)入應(yīng)用衰退期，人類對(duì)太空探索的興趣卻不斷增長(zhǎng)。詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡（JWST）是下一個(gè)了解宇宙奧秘，研究大爆炸理論的有力工具。遠(yuǎn)大目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)需要面對(duì)巨大的挑戰(zhàn)，包括開發(fā)用于大孔徑的全新輕質(zhì)材料、改進(jìn)微弱信號(hào)檢測(cè)技術(shù)、測(cè)量同步光譜的微快門陣列。


    采用LabVIEW 測(cè)試微快門陣列，能夠在早期開發(fā)中發(fā)現(xiàn)及診斷問題，極大縮減成本。

    近紅外光譜儀（NIRSpec）中對(duì)微快門的需求是基于以下任務(wù)的約束：

● 單一光譜測(cè)量需要花費(fèi)數(shù)天，這就迫切需要多傳感器設(shè)備

● 在沒有孔掩模的情況下，光譜重疊會(huì)污染數(shù)據(jù)集，造成不可用數(shù)據(jù)

● 掩摸必須能夠根據(jù)衛(wèi)星移動(dòng)進(jìn)行重新配置

鑒于上述約束，NASA 戈達(dá)德空間飛行中心開發(fā)了可編程孔掩模（微快門）來滿足JWST 的任務(wù)需要。

微快門陣列的操作




                 圖2. NASA 微快門控制結(jié)構(gòu)圖

     微快門陣列由數(shù)千100 μm x 200 μm 的開關(guān)元件組成，能夠根據(jù)傳感器視場(chǎng)，獨(dú)立控制其開關(guān)狀態(tài)實(shí)現(xiàn)自定義圖像掩模。

     操作中，探測(cè)器在遇到目標(biāo)時(shí)開啟；探測(cè)器與目標(biāo)間存在障礙時(shí)關(guān)閉。

     通過陣列上的磁偏轉(zhuǎn)來推動(dòng)快門開啟，此后在陣列行、列上加適當(dāng)電壓，保持單個(gè)快門開啟，未加電壓的快門將關(guān)閉。

集成測(cè)試器硬件

    微快門測(cè)試器的目標(biāo)有兩個(gè)：1）提供設(shè)計(jì)反饋，2）估計(jì)單元使用壽命。由于測(cè)試中必須模擬太空環(huán)境，軟件通過GPIB 設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)及溫度、壓力控制。用戶能夠通過設(shè)置不同溫度來模擬太陽溫度變化所造成的影響。

    為提供設(shè)計(jì)反饋及估計(jì)單元使用壽命，自動(dòng)化測(cè)試器驅(qū)動(dòng)快門元件重復(fù)開關(guān)，同時(shí)在指定間隔內(nèi)采集圖像。陣列由GPIB 電源和數(shù)字驅(qū)動(dòng)的繼電器供電。NI PCI-7344 控制器及NI MID-7604 驅(qū)動(dòng)器控制測(cè)試中的磁運(yùn)動(dòng)及三軸攝像頭位置。當(dāng)發(fā)現(xiàn)問題時(shí)，用戶可將系統(tǒng)置于更高分辨率的“圖像馬賽克”模式，以4微米分辨率掃描攝像頭，從而獲得單個(gè)快門的詳細(xì)數(shù)據(jù)。用戶通過Mink Hollow Systems 公司的MosaicVIEW 軟件合成獨(dú)立小圖像。

    發(fā)展靈活測(cè)試的技術(shù)

    通過創(chuàng)建模塊化測(cè)試軟件配置自定義測(cè)試，以最小的代碼修改來添加或改換設(shè)備。在控制環(huán)境中復(fù)制測(cè)試設(shè)備要求軟件同步運(yùn)行兩個(gè)測(cè)試。由于需要集成多個(gè)不同設(shè)備及維護(hù)模塊化代碼，LabVIEW成為開發(fā)語言的最佳選擇。

    測(cè)試步驟是向測(cè)試器發(fā)送一系列指令，這些指令實(shí)現(xiàn)預(yù)先定義的功能。通過該步驟，用戶無需修改代碼就可配置新測(cè)試。

    例如，根據(jù)成像的陣列循環(huán)測(cè)試步驟如下：

● 微快門元件上電

● 陣列磁偏轉(zhuǎn)（打開所有快門）

● 采集圖像

● 微快門陣列斷電（關(guān)閉所有快門）

● 采集圖像

    用戶可以將該測(cè)試與之前經(jīng)過陣列磁偏轉(zhuǎn)的采集圖像測(cè)試進(jìn)行 比較。結(jié)果清楚顯示了在沒有附加磁偏轉(zhuǎn)下元件間歇性保持關(guān)閉狀態(tài)時(shí)的彈壓。

    需要成像的測(cè)試循環(huán)比不需要成像的測(cè)試循環(huán)花費(fèi)更多的時(shí)間。為了在需要成像的情況下進(jìn)行上萬次測(cè)試循環(huán)，我們?cè)O(shè)計(jì)的系統(tǒng)允許同時(shí)進(jìn)行兩組測(cè)試步驟。測(cè)試腳本中結(jié)合兩個(gè)循環(huán)步驟，在成像步驟前列出完整的磁偏轉(zhuǎn)循環(huán)步驟。有了這項(xiàng)功能，用戶可設(shè)置在測(cè)試開始階段獲取大量圖像，而測(cè)試過程中獲取少量圖像，從而提高測(cè)試速度及圖像反饋。

    這是一個(gè)重要特性，在微快門的早期測(cè)試中顯示，快門失效率隨著激勵(lì)的增加而降低。

    為了適應(yīng)測(cè)試站的硬件修改，設(shè)備驅(qū)動(dòng)以對(duì)象形式實(shí)現(xiàn)，便于添加設(shè)備類型。例如，在下一代測(cè)試器中，用Sony 代替QImaging 攝像頭。雖然驅(qū)動(dòng)不同，但是除開基本代碼需要重寫外，軟件包括成像對(duì)象，其方法及屬性仍然保持不變，但其基本代碼需要重寫。

    該設(shè)計(jì)中，我們實(shí)現(xiàn)了新攝像頭的無縫集成，同時(shí)維持軟件整體的版本統(tǒng)一。更重要的是無需更新測(cè)試步驟。

   縮短開發(fā)時(shí)間，節(jié)省成本

    NIRSpec通過微快門陣列讓科學(xué)家能從詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡上同步采集數(shù)百條光譜，這一能力在航天領(lǐng)域中首屈一指。新技術(shù)通過現(xiàn)代傳感器獲取大量數(shù)據(jù)，但要求設(shè)備有足夠長(zhǎng)的使用壽命。我們?cè)O(shè)計(jì)的自動(dòng)化測(cè)試器允許用戶自定義測(cè)試，快速適應(yīng)新測(cè)試設(shè)備，同時(shí)只付出最小代價(jià)，從而有助于微快門的性能研究及可行性驗(yàn)證。我們通過LabVIEW 快速完成了模塊化測(cè)試軟件，留下更多時(shí)間進(jìn)行早期開發(fā)問題的探測(cè)及診斷，大量節(jié)省總體成本。