复杂颗粒流速度场分布的空间滤波测量

空间滤波测速法具有结构简单、稳定性好和适用性强等优点,但传统线阵CCD空间滤波测速法要求CCD阵列方向与待测物体的运动方向一致,因此不适合测量复杂的流场。针对这一问题,本文提出了基于面阵CCD相机的空间滤波测速方法。对采集到测量区域的一系列面阵CCD输出图像进行处理,在图像水平方向和垂直方向分别进行隔行采样,模拟多狭缝空间滤波特性,实现了对障碍流颗粒速度的光学非接触式测量。针对复杂流场功率谱密度的特点,利用能量重心校正频谱提高了系统测量精度。通过调节传送带速度对本系统进行标定,实现了不同速度下的流速测量,平均误差小于4%。利用本系统还测量了由玻璃砂模拟的泥石流速度场分布,最后讨论了空间周期和测量时间对测量结果的影响。结果表明,采样时间大于0.5s时,测量结果趋于稳定,空间分辨率最小可达1.28mm。     

基于单心球面系统的九块面阵CCD数字拼接

在研制大视场、高精度光电测量设备过程中,采用多块CCD拼接技术是重要手段之一。本文介绍了一种利用单心球面系统进行CCD拼接的方法,提出建立相机数学模型和安装在球面上CCD的数字拼接算法。并且利用该方法实现了九块面阵CCD23°×17°视场的拼接。     

中阶梯光栅光谱仪CCD相机的设计

为了高精度采集中阶梯光栅光谱仪的谱图,设计了一种适用于中阶梯光栅光谱仪原理样机的高性能面阵CCD相机。首先,根据中阶梯光栅光谱仪的谱图特点和CCD芯片的特性,设计了面阵CCD相机的时序产生电路、驱动电路及数据采集处理电路,实现了面阵CCD相机的低噪声、高灵敏度以及高动态范围。然后,利用LabVIEW编写了CCD相机测试软件。最后,利用设计的面阵CCD相机对汞灯谱线进行了测试。结果表明:面阵CCD相机获取的二维谱图图像清晰、信噪比较高;经二维谱图还原后,可以得到标准的汞灯谱线。该相机性能稳定、可靠,满足中阶梯光栅光谱仪原理样机的研制要求。     

Design of echelle spectrograph CCD camera

为了高精度采集中阶梯光栅光谱仪的谱图,设计了一种适用于中阶梯光栅光谱仪原理样机的高性能面阵CCD相机.首先,根据中阶梯光栅光谱仪的谱图特点和CCD芯片的特性,设计了面阵CCD相机的时序产生电路、驱动电路及数据采集处理电路,实现了面阵CCD相机的低噪声、高灵敏度以及高动态范围.然后,利用LabVIEW编写了CCD相机测试软件.最后,利用设计的面阵CCD相机对汞灯谱线进行了测试.结果表明:面阵CCD相机获取的二维谱图图像清晰、信噪比较高;经二维谱图还原后,可以得到标准的汞灯谱线.该相机性能稳定、可靠,满足中阶梯光栅光谱仪原理样机的研制要求.     

一种新颖的单线阵CCD双坐标自准直仪

本文提出了一种采用单线阵 CCD器件应用自准直原理实现二维小角度测量的全新方案 ,即利用单线阵 CCD测量二维小角度 ,使瞄准和测量一次完成并具有一定的测试频响 ;给出了测量原理及系统硬件、软件设计。实验表明 ,所研制的单线阵 CCD双坐标自准直仪量程± 5角分 ,分辨力优于 0 .3角秒 ,测量精度优于 1角秒     

LAMOST光纤定位子系统测量装置

给出了LAMOST(大天区多目标光纤光谱天文望远镜)光纤定位子系统的测量装置.它由一块面阵CCD,一个图像采集卡和一个光学镜头组成.光纤位于子系统焦面,由面阵CCD拍摄下来通过图像采集卡传送至主机.利用光重心法就可以得到光纤的位置.着重介绍了测量装置的标定方法.测量装置的系统误差可以通过标定过程得到,而且像场畸变可以通过四次曲面拟和来进行修正.本测量装置可以精确地测量子系统中的光纤位置,测量精度为10μm.     

基于时间参考点的差动式线阵CCD位移传感器

为了将线阵CCD应用于实际工程的大尺寸位移测量,利用线阵CCD像元空间与输出时间的对应关系,提出了一种差动式测量的线阵CCD位移传感器测量系统。分析了线阵CCD位移测量存在的问题,结合线阵CCD中像元空间与驱动脉冲之间的对应关系,提出一种以时间为参考点的差动式测量方法。该方法用两个空间上对齐、时间上错开半个积分周期的线阵CCD检测透光挡板上等间距分布的透光光线的位置变化;通过计算两个CCD上输出光信号的时间差,用匀速扫描测量原理实现对空间位移的测量。用雷尼绍激光干涉仪对所研制的线阵CCD位移传感器进行了校准,结果显示：在有效测量范围（600.05 mm）内,经过修正后的测量误差可控制在±2 μm以内,验证了用差动法实现线阵CCD大尺寸精密位移测量的可行性。     

基于Bayer滤波的彩色面阵CCD调制传递函数

介绍了基于Bayer滤波获取彩色图像的方法.根据CCD离散采样的工作特点,构建了采用Bayer滤波的彩色面阵CCD的调制传递函数(MTF).通过数值计算和实验对基于Bayer滤波的彩色面阵CCD和单色面阵CCD的MTF值进行了对比分析.结果表明,基于Bayer滤波的彩色面阵CCD的MTF值显著低于单色面阵CCD的MTF值.当像元边长与对应中心距相等时,基于Bayer滤波的彩色面阵CCD在Nyquist频率处的MTF为0.067 6,单色面阵CCD在Nyquist频率处的MTF值为0.405 3;分辨率板成像实验表明,相同成像条件下,前者的分辨率比后者的分辨率降低约40％,基本符合MTF对比分析结论.     

基于面阵CCD的刀具磨损精密检测系统设计

为了实现对加工中心刀具磨损的精密检测,设计了一种基于面阵CCD的刀具磨损精密检测系统。首先,使用激光作为光源,根据坐标转换原理设计了系统结构,利用FPGA产生面阵CCD所需的驱动时序信号;然后,将CCD输出的模拟信号经过信号处理电路转换为二值化数字信号,最后,由FPGA采集发送到上位机中使用LOF算法进行异常点剔除处理。实验测试表明,该系统磨损检测精度可达1μm。该系统具有体积小、精度高,测量速度快,输出信号稳定,抗干扰能力好等特点,可广泛用于刀具磨损检测。     

线阵CCD交汇测量精度分析

介绍了利用两台线阵CCD对空间点目标进行交汇测量的原理,推导了空间点坐标的计算公式和相应的精度计算公式,同时对于几种不同靶面尺寸、不同基线长度的特征点进行了精度计算,指出了提高测量精度需要考虑的几个问题。     

不规则形体面积的CCD测量研究

不规则的薄的形体，其面积的测量比较复杂，通常在要求快速性的情况下，往往无能为力。本文介绍一种应用线阵ＣＣＤ测量面积的原理和方法，由单片机实现数据的采集、处理和测量过程的控制，简化对不规则形体面积的分割、积算过程。研究表明，测量精度得到提高，测量效率成倍增加。适合各种场合的面积测量。     

采用 CCD 器件的半导体材料应力测试仪的研制

研究和实现了采用面阵ＣＣＤ器件的半导体材料应力测试仪。介绍了测量原理，设计完成了相应的光学测量系统、硬件控制系统和控制测量所需的软件。最后介绍了对硅上ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４膜应力实际测量的结果。     

实时计算CCD成像图形面积的研究

介绍了一种以CCD作为接收器件，快速实时计算变化图形面积的方法。该处理方法应用于CCD成像图形面积计算，采用光学成像技术和计算机图形处理技术，将CCD记录并逐渐形成图形边界轨迹所包围的面积实时、快速地计算出来，从而实现图像及其面积的同步显示。     

均布力作用下有限板面导纳的测量方法

为了更准确地描述实际结构之间振动能量的传递,针对有限板支撑结构,研究其二维面导纳的试验测量方法。推导出了避免直接模拟激励状态来测量均布力作用下有限板面导纳的计算公式。创建了具有简支边界条件的薄板实验模型。根据实验结果分析了测量误差产生的原因。得到了较理想的受均布力激励时的有限板面导纳的测量方法。     

用面阵探测器测量激光光束质量

本文利用面阵CCD探测器,测量各种情况下的激光光束特性。这种方法可以很容易地测得激光光束能量的空间分布,并由此计算出光束中心、半径和椭圆度等参量。文中描述了这一实验装置和对He-Ne激光光束的各种测量的结果,并对测量精度和影响因素进行了分析和讨论,系统对激光辐射功率的测量精度可达±2%。     

采用CCD摄像和图像分析技术的作物叶面积测量仪的研发

针对传统叶面积测量方法存在的测量不准确、开发周期长、测量范围窄、对作物有损伤等缺陷，研发了基于CCD摄像和图像分析技术的作物叶面积测量仪。实验结果证明，该仪器具有操作简单、测量结果准确、可对作物叶片进行无损测量等优点。     

面阵CCD摄像机物镜光轴与传感器交点坐标的检测

本文以面阵CCD摄像机XC-77CE为例,介绍了其物镜光轴与CCD传感器交点坐标的检测方法。由于将视频信号相邻两场合为一帧处理,使测试分辨率与CCD传感器本身的分辨率相当,水平方向上精度可达±1.5个象素,垂直方向上为±0.5个象素。     

CCD图像灰度与照度的转换标定方法

本文提出了一种基于CCD摄像机利用图像灰度获得实际照度的新方法,该方法适用于摄像机的任意曝光和增益参数,且考虑了摄像机安装位置和角度对测量的影响。CCD摄像机照度测量法的实际应用主要涉及两个过程:一是标定过程,即应用CCD摄像机进行照度测量前,标定CCD图像灰度与照度之间的转换参数和转换模型;二是照度测量过程,即通过CCD摄像机拍摄图像,将图像灰度代入已定的转换模型,获得测量对象的照度值。其中,灰度与照度转换模型的标定是利用CCD摄像机实现照度测量的基础和关键,文中主要讨论了该模型的推导过程以及标定方法。具体为:首先通过理论推导获得图像灰度与CCD传感器感应的相对辐照度的关系,然后借助以均匀光源搭建的实验系统标定CCD传感器相对辐照度与物面实际照度之间的关系,进而获得图像灰度与物面实际照度的转换关系。在转换过程中讨论了曝光时间、增益以及CCD相机与照度测量点之间的距离和角度对转换模型的影响,为CCD摄像机照度测量法的实际应用奠定了基础。实验结果表明本测量及标定方法适用于摄像机任意曝光和增益条件,经过本方法标定后,应用CCD摄像机进行照度测量,测量结果的相对误差在4.5%以内。