基于线阵CCD的光谱仪定标研究

光谱仪是一种基本光谱检测和分析仪器,以线阵CCD为探测核心是设备微型化的重要手段,CCD各光敏像元输出信号与待测光谱波长及光谱辐射通量之间对应关系成为定标的主要内容.研究了常规线性拟合方法,应用校准结果测量发现有时误差较大,利用低压汞灯特征谱线为基准,采用最小二乘法曲线拟合完成波长定标,计算出拟合曲线的3阶校正参数;利用辐射标准灯完成光谱辐射定标,解决了光束经过光学系统传输损耗及线阵CCD光谱响应灵敏度测量的困难,并对定标方案进行了数学推导证明.对大量实验数据进行分析表明,该定标方法是切实可行的,并成功应用到微型光谱仪器的生产过程.     

一种基于FPGA和ARM的线阵CCD图像采集系统设计

设计了一种基于Altera的FPGA芯片EP4CE10F17C8以及基于Cortex-M3构架的ARM处理器STM32F103VE,该系统通过FPGA对线阵CCD进行时序的驱动,并完成像素信号的采集、硬件处理以及传输工作。ARM作为FPGA的外挂处理器,实现数据信息的软件处理以及对整个系统的控制。介绍了该系统的基本原理,并给出了详细的基于FPGA和ARM的软硬件联合设计方案。     

基于线阵CCD的小幅角位移测量

本文研制了用单片机系统拾取CCD信号的装置,在Windows XP环境下利用VB强大的可编程能力、良好的人机界面以及其携带的串行通信控件MSComm,使得上位机对下位机传输的数据能够实时处理,从而实现了在±5°范围内微小角位移的非接触在线测量     

基于FPGA的面阵CCD驱动时序设计

针对柯达公司的前照明行间转移型面阵CCD KAI-0340,对它的驱动时序进行详细的分析,设计满足CCD工作脉冲的驱动时序。采用Altera公司的可编程逻辑器件(FPGA)作为核心控制器件,完成自顶而下的模块设计,实现了硬件电路设计的软件化,开发效率得到了提高,软件程序可重复编程和修改。实验的仿真结果表明,设计的驱动时序能够满足CCD KAI-0340的正常工作。     

利用线阵CCD对物体尺寸测量的研究

介绍了一种对物体尺寸精密测量的方法.该方法采用线阵CCD作为光电传感器件,通过对CCD输出信号进行二值化处理并从计算机获得数字式信号,从而实现对物体尺寸的精确检测.测量结果表明:与其他传统的检测方法相比,该方法具有测量精度高、速度快,操作简单,检测过程中运行稳定等优点,在工业生产的尺寸测量中有实用价值.     

线阵CCD全景图像的噪声分析与去噪方法研究

为便于线阵CCD(charge-coupled device)全景图像的后期运算处理,需要对图像进行去噪处理,以提高图像信噪比.分析了线阵CCD扫描全景成像系统中图像噪声的来源,研究了该系统噪声的特性.对比研究基于小波变换的多种去噪算法的优劣性和使用条件,提出一种基于小波软硬阈值的中值滤波去噪方法.通过实验结果分析,验...     

基于线阵CCD的空间目标外姿态测量系统

设计了9路线阵CCD相机组合的空间目标外姿态测量系统,它克服了采用面阵图像传感器用于姿态测量时存在的速度和精度的矛盾。该系统分别实时重构放置于被测物体上的点合作目标在世界坐标系下的三维坐标,经空间解算,确定被测物体的姿态角。着眼于合作目标和相机光学系统的相对位置及呼应,解决了多相机与多点合作目标一一对应时的目标干扰问题;设计了新的光学系统构架,提高了精度,节省了空间;实现了多相机测量系统的局部标定和全局标定。测试结果表明,该姿态测量系统可以实现对被测对象高精度、实时的测量,且具有合作目标简单,价格低廉等优点。     

基于线阵CCD技术的火炮身管测径仪的测量误差分析

设计了一套基于线阵CCD技术的火炮身管测径仪,在此基础上,介绍了测径系统的基本测量原理,为了能全面提高测径仪的自动化水平及实际测量效果,从系统误差、CCD传感器误差、测量原理误差三个方面,分析了火炮身管测径仪测量误差的产生原因以及对测量精度的影响,并给出消除或减小误差的有效方法,从而大大提高了测径仪测量精度,增强了系统的实际应用能力。     

基于线阵CCD的水面波松弛率测量方法

松弛率是物理学中的一个重要参数.水面波的松弛率反映了其受扰动后的作用谱恢复到稳态所需的时间长短,因其受到多种海洋学和气象学参数影响很难直接计算.传统的松弛率研究主要是利用波高仪、风压力计、雷达等设备进行数据实测或根据经验值进行参数拟合.文章提出了一种基于线阵CCD的松弛率测量方法.和传统测量松弛率的方法相比,可以稳定工作在不同风浪环境下,并能够同步获得水面波和表面弱流场信息.利用本文所提方法,通过水槽实验对不同风速下的表面波松弛率进行了测量.实验结果与经典模型比较吻合,验证了所提出的方法的有效性.该方法可用于测量风浪环境下波流相互作用理论中表面波受调制情况.     

基于线阵CCD和USB控制器的光谱采集系统

为了降低光谱采集系统中硬件电路的设计的复杂性,设计了一种基于线阵CCD和USB控制器的光谱采集系统。该光谱采集系统主要包括超高灵敏度线阵CCD传感器、CCD专用的A/D转换器AD80066以及CY7C68013 USB控制器;USB控制器兼备对CCD和A/D转换器的驱动以及数据传输控制的功能。实验结果表明,该光谱采集系统具有较好的信噪比(SNR),在微型光谱仪上具有较好的应用前景。     

用线阵CCD实现光谱测试的虚拟仪器

介绍了一种使用线阵 CCD作为接受器 ,利用 Matlab开发平台设计的虚拟光谱仪器 ,充分利用了计算机的软硬件资源 ,从而实现了智能化的光谱测量。     

一种积分时间可调型线阵CCD的改进驱动方案

为了提高积分时间可调型线阵CCD的时序调整灵活性和驱动程序的可移植性。根据积分时间可调型线阵CCD芯片的工作原理,在光积分栅电极脉冲的低电平区附近,对转移栅脉冲的时序加以改进,提出了一种新的驱动时序设计方案。程序设计语言使用了硬件描述语言Verilog,采用Modelsim软件对东芝公司的TCD1304AP时序方案进行了功能仿真,并针对ALTERA公司的EPM240T100C8N芯片进行了适配。仿真结果和硬件实验结果表明该方案正确,其具有可控性好、可移植性好、开发效率高的特点。     

线阵CCD图像两种直线拟合边缘检测方法比较研究

对线阵CCD图像边缘检测的直接直线拟合法和基于梯度算子直线拟合法进行了比较研究。利用线阵CCD对线材目标进行宽度测量,并分别用两种方法对采集目标图像进行边缘位置检测。经检测得到,直接直线拟合法和基于梯度算子直线拟合法的检测精度分别为0.579%和0.039%,标准差分别为0.037mm和0.169mm。结果表明,直接直线拟合法精度较低,但稳定性较好;基于梯度算子直线拟合法精度较高,但结果容易受到随机噪声的影响。     

基于线阵CCD的光谱信号高速数据采集系统设计

为了满足环境污染检测等工业实际应用的需要,便于系统的集成、降低成本,设计了一个基于FPGA和USB 2.0的线阵CCD光谱信号高速数据采集系统.以FPGA芯片EP2C20Q240作为采集系统的控制核心,USB 2.0芯片CY7C68013A作为数据传输通道与上位机实现通信,通过计算机软件进行光谱采集,并能实时控制CCD的积分时间和采集光谱的平均次数.实验表明:该系统高效、稳定,1 s采集250帧谱图,可广泛应用于CCD光谱的实时快速精确测量.     

基于面阵CCD的散射式激光粒度测量方法研究

研究了基于CCD传感的激光粒度测量方法和优化。在系统设计和实验参数优化基础上,设计了CCD传感器的光环尺寸,并基于Mie散射理论,建立了理论计算模型,计算了待测颗粒的理论光能分布。对标称粒径为10.9μm和57.9μm的聚苯乙烯乳胶标准颗粒进行实验,获得颗粒散射光能分布图像,提出了一种新的光环中心确定方法,并由编写的图像处理程序分析散射光能分布。颗粒粒径的反演结果与标称尺寸比较表明,用此测量方法得到的颗粒散射光能分布与其理论分布较一致,稳定性与重复性较好。     

线阵CCD光谱采集系统的自适应滤波降噪

为了便于对微型线阵CCD光谱采集系统采集的光谱数据进行分析,需要对光谱数据采集过程中出现的噪声进行降噪处理,以提高光谱数据的信噪比。首先,根据线阵CCD参数指标,设计了一种硬件降温结构,并用它对线阵CCD进行降温去噪。接着,根据递归最小二乘自适应滤波算法对采集好的水样品光谱数据进行去噪处理,然后和未去噪的水样品数据对比。实验表明,硬件电路降温去噪能够衰减线阵CCD上的暗电流噪声,使用递归最小二乘自适应滤波方法能够有效消减光谱采集系统中光谱数据的噪声。     

基于平面线圈线阵的直线时栅位移传感器

针对现有磁场式直线时栅位移传感器行波磁场产生过程中,齿槽的存在影响行波磁场的匀速性,提出基于平面线圈线阵的直线时栅位移传感器。无齿槽的结构形式提高了行波磁场的匀速性,可实现大极距下的高精度测量。传感器将施加正交信号的两相励磁线圈相间排列形成平面线圈线阵,产生的行波磁场通过磁场拾取线圈感应出电行波信号,处理后得到位移量。通过电磁场分析软件对传感器进行建模仿真,根据仿真结果得到测量误差;通过理论分析对测量误差进行分析溯源,并根据分析结果对传感器结构进行优化。基于分析和优化结果研制出传感器样机,并进行了精度实验。实验表明,传感器在240 mm内测量精度为±1μm,实现了精密测量。     

线阵CCD相机电路设计

本文以TCD1501C为图像传感器,描述了线阵CCD相机电路的设计过程。介绍了CCD驱动、A／D转换、对外接口部分,并给出了解决方案和实现方法。     

用于动态目标跟踪的面阵CCD成像系统的研究

本文采用面阵CCD ICX415AL作为传感器件,设计了一种用于动态目标跟踪的面阵CCD成像系统。成像系统对两片面阵CCD进行光学拼接,使它们完全共面,这样可以在保证目标分辨率不变的情况下使视场角增加一倍,满足了大视场搜索目标的要求。本文在介绍面阵CCD ICX415AL的结构和特点的基础上,完成了ICX415AL的时序电路和功率驱动电路的设计,并采用相关双采样(CDS)技术滤除了视频信号中的相关噪声,提高了系统的信噪比。为了获得好的成像质量,系统在设计完后要进行辐射定标,根据本文中的定标实验数据,确定了最佳的动态范围和工作点。整个系统采用现场可编程门阵列（FPGA）作为核心控制器件,完成自上而下的模块化设计,实现了硬件设计的软件化,提高了开发效率。     

线阵CCD信号小波降噪方法研究及MatLab仿真

随机噪声是影响CCD器件输出信号信噪比的主要因素,它包括1/f分形噪声和白噪声。小波变换是一种具有一定时间和频率分辨力的方法,它能够较好地滤除分形噪声。阐述其基本原理,利用MatLab小波工具箱,选择合适方法实现CCD信号的小波消噪。结果表明了该方法的有效性。