Research of optical rainfall sensor based on CCD linear array

Rainfall monitoring is one of the most important meteorological observation elements for the disaster weather. The maintenance of current tipping bucket rain gauge and weighing type rain gauge is a critical issue. The optical rainfall sensor based on CCD linear array is mainly studied in this paper. Because of the maintenance-free time and good adaptability,it can be widely used in the automatic rainfall monitoring in severe environment and have a good perspective in using.

高光谱紫外辐照度仪CCD电路系统的设计及测试

为了在地面获得高信噪比的太阳直射紫外光谱辐照度,选用紫外敏感型线阵CCD探测器,研发了高光谱紫外辐照度仪原理样机。设计了CCD电路系统,讨论了电源电路、驱动电路、模拟前端电路以及CCD驱动时序的工作原理与设计方法,并在实验室利用标准灯光源测试了CCD电路系统的非线性和信噪比。结果表明,在340 nm波段下,CCD探测器接收信号约为饱和信号的80%时,系统信噪比超过400。最终,将测试好的CCD电路系统与光机模块装调并进行了波长定标,光谱范围覆盖280~400 nm,实现了对室内光源的紫外高光谱测量,验证了CCD电路系统设计的合理性和可行性。

THE MONITORING FOR PHYSICAL DEVELOPING PROCESS WITH A LINEAR CCD

In this work, we used a linear CCD to detect the whole physical developing process of silver diffusion transfer reversal process in photographic chemistry. The influence of the ingredient of the working solution was studied.

基于线阵CCD的折射率和浓度测量装置

本文提出了一种结合激光器和线阵CCD的折射率测量方法,利用光线穿过平行板介质时产生横向位移的特性,实现对透明介质折射率和浓度的高效、准确测量。装置采用红色点状激光器作为稳定光源,并通过衰减片削弱光强,利用旋转平台精确调整入射角,最后用线阵CCD传感器捕捉光斑位置变化,再录入Matlab程序中,实现对介质折射率以及透明液体浓度的实时测量。

星载多光谱CCD相机研究

研制的星载多光谱 CCD相机采用线阵 CCD推扫方式成像 ,具有蓝、绿、红、近红外、全色五个成像谱段 ,在轨工作时地面像元分辨率为 2 0米 ,覆盖宽度 113公里。相机光学系统采用单镜头焦面分色结构实现多光谱成像 ,每个谱段的探测器阵列由 3片 2 0 4 8元 CCD光学拼接而成 ,以实现地面宽覆盖成像。多片 CCD信号采用串行读出方式 ,使焦面 15片 CCD形成两路视频信号输出给数据传输系统。测试结果显示 ,相机各谱段 MTF典型值为 0 .2 5 ,满足使用要求。

CCD采集系统线性斜率及非线性研究

为给物理实验数据提供切实可行的修正参数,利用测量的CCD像素强度值与像素平均值的最大偏离度表征法,全面系统地对ICF研究领域中的科学级光学CCD在ADC处于不同参数设置下的线性斜率和非线性规律进行了探索研究。实验结果表明:该台CCD在小尺度计数范围下(低于饱和计数15%)线性度优于1%,同时通过线性斜率的数据分析发现,CCD在ADC处于slow和fast两种类型下,线性斜率近乎相同,分别为0.27和0.01。这充分证明了CCD系统增益在ADC处于同一类型下它不随读出速率发生变化的特性,同时通过标定提供了该台CCD在用于大尺度计数时物理实验数据可参考的校正曲线。

532nm激光对面阵和线阵CCD损伤效应实验研究

为了研究面阵CCD和线阵CCD由结构差异所致激光损伤效应的区别,针对这两种类型CCD器件进行了机理分析和对比实验研究。分别测量出波长为532nm的激光对线阵CCD和面阵CCD图像传感器的光饱和串音阈值、所有像素串音阈值和硬损伤阈值。结果表明,面阵CCD的光饱和串音阈值和永久破坏阈值比线阵CCD低,而串音扩散到所有像素的阈值高于后者。反映出线阵CCD由于其1维结构更能抵抗激光的干扰和破坏,而面阵CCD在抵御饱和串音在像素间扩散上比线阵CCD有优势。

改进的直线拟合线阵CCD图像边缘检测方法

为了检测经过光学系统成像所得图像的边缘,在直线拟合方法的基础上提出了一种新的边缘检测方法。该方法综合考虑边缘过渡区间所有点的信息,利用直线拟合方法求出一组可能的边缘值,再选择它们的中值作为最终的边缘值。基于该方法的采集系统由线阵 CCD 采集边缘的灰度图像,使用单片机来处理数据,并计算出边缘的位置。实验结果表明,这种改进方法的重复性误差为 0.89 个像素,而且能够在 0.039s 内完成一次边缘检测计算。

高速CCD激光位移传感器

介绍了一种用于高速测量的CCD激光位移传感器测量系统,可用于高速、实时地测量运动物体的位移或高速振动。传感器测量系统由光学系统7、500像元的高速线阵CCD、转换速率达40 MHz的高速ADC、高速缓存FIFO、比较器筛选电路、CPLD时钟驱动电路、像元脉冲计数器和数字信号处理器(DSP)构成。系统采用自适应控制方法,通过调节激光的发射频率和输出电流强度来调节发射激光光强,从而适应各种被测对象和外界环境条件。采用特殊设计的比较器筛选电路来控制FIFO对高速A/D采样数据的存储和DSP对高速FIFO中数据的读取,使FIFO只存储CCD输出的有效像元信号,从而减轻DSP数据处理的负担,实现对CCD传感器信号的采集与处理同时进行,满足高速测量的需要。实验结果表明,数据转换速率可达40 M,最小采样间隔时间为0.1 ms,位移分辨率为0.01 mm,重复性为±0.01 mm。

CCD目标灰度质心算法的动态误差分析

针对传统静态误差分析方法忽略目标运动对测量影响的不足,本文在分析运动对目标形状影响的基础上建立了灰度质心算法误差与灰度噪声、动态目标尺寸的数学模型,该模型表明当曝光时间内目标移动量远小于目标静态尺寸时,动态误差与静态误差接近;而当目标移动量与目标静态尺寸的比值大于6%时,灰度质心算法动态测量误差方差将比静态测量误差方差大20%以上,此时必须减小CCD曝光时间、增加光源出射光功率,以减小测量误差。

多通道CCD摄像机的数据采集和图像显示

针对多通道CCD摄像机 ,提出了一种多线程数据实时存储的方法。利用多线程提高硬盘读写速度 ,实现高速、大容量CCD摄像机数据的硬盘实时存储 ,并利用定时中断将多通道信号定时分块存储入硬盘 ,存储的CCD摄像机数据被转换为图像文件加以显示。系统的CCD摄像机通道达到 5个 ,每个通道的数据率达到 10MBit/s。通过实验 。

基于CCD的玻璃厚度在线测量系统

浮法玻璃生产中需要对玻璃在高温区进行在线测量。研究了利用半导体激光和线阵CCD组成的在600℃高温条件下工作的玻璃厚度在线测量系统。系统采用循环水冷却方法使测头工作在正常条件下，利用软件对数据进行处理来克服高温气流等造成的随机误差。系统样机对玻璃厚度进行在线测量的精度达到15μm，测量范围为2～20mm。

线阵CCD数据的高速采集与存储

在各种高精度线阵CCD应用系统中 ,需要对像元输出信号进行快速采样、存储及数据处理。CCD数据采集的采样速率不仅与A/D转换器的转换速率等因素有关 ,同时还与数据传送方式密切相关。以高精度线阵CCDTCD15 0 1D和高速A/D转换器TLC5 5 10为例 ,详细分析了CCD和A/D转换器的工作时序 ,采用CPLD设计方法 ,将CCD的输出信号进行高速A/D转换 。

基于两步法线阵CCD标定技术研究

线阵CCD具有高采集率、宽视场的优点,一般应用在高速扫描系统中,CCD与扫描物间的相对位姿不仅影响扫描范围,而且影响其扫描精度,所以需要高精度标定CCD位姿参数。文中首先给出了线阵CCD全位姿的数学模型,通过不断对模型的变换处理,将模型参数分离为两组,分别表征CCD的视范围及物像映射关系,两者既独立又相互联系,可以独立进行标定,简化了标定过程。

线阵CCD用于实时动态测量技术研究

本文研究的是在连续光条件下线阵ＣＣＤ实时动态测量技术，除了考虑ＣＣＤ像元响应非均匀性、非线性等影响因素外，还应认真考虑采样频率、测量精度、动态范围、快速电路等问题。本文还详细讨论了测量精度和动态范围问题，推导了测量精度公式与动态范围公式。为了减小测量误差和提高被测信号的频率，必须相应减小积分时间。精度公式是进行线阵ＣＣＤ电路设计的基本依据公式。动态范围与频率无关，只与结构参数有关，为了充分利用ＣＣＤ的动态范围，激光功率要可调。

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。

一种测量亚像元CCD拼接误差的方法

提出一种利用高倍率显微计算机系统(由工具显微镜、CCD摄像头、配有图像采集卡的计算机及相关软件等组成)测量亚像元CCD拼接误差的方法。建立了测量模型,并对实测结果进行了统计分析处理。

基于M型分划丝的单线阵CCD直线度准直仪

为使直线度准直测量一次性自动完成 ,提出了一种结合M型分划丝 ,采用单线阵CCD器件 ,应用激光准直原理测量二维小位移和第三维小角度的全新方案 ,阐述了测量的基本原理、系统组成及硬件设计。实验表明 ,直线度准直仪在 70m距离内准直精度可达 13μm ,在± 2 0°测角范围内测角精度达 0 .7″。

线阵CCD图像处理算法研究

研究了线阵CCD在动态测量中的整体图像处理方法 ,包括杂散点剔除、图像平滑、边缘识别等方法。提出的整体图像的样条插值方法使得边缘识别精度比较高 ,实现起来较容易 。

线阵CCD总剂量辐照效应离线测量系统设计

建立了线阵CCD器件总剂量辐照效应离线测量系统,并利用该系统对一种商用线阵CCD进行了辐照效应研究,给出了暗电流输出电压信号和饱和电压信号的变化曲线。结果表明,该测量系统能够满足线阵CCD辐照试验要求。