不同波长激光对CCD的干扰性实验研究

为了对比研究激光对可见光CCD的干扰效果,采用532nm,808nm和1064nm波长的激光对同一可见光CCD进行了干扰实验。结果表明,3种波长的激光对CCD都有一定的干扰效果,由于干扰波长、干扰功率、工作方式等不一样,干扰效果也存在差异。对于脉冲式激光器,532nm激光比1064nm激光具有更低的光饱和阈值;当各波长激光输出达到一定功率时,CCD会出现饱和串音的现象。此干扰实验为更好干扰CCD成像系统提供了一定的实验依据。

CCD在fs激光辐照下的损伤研究

用脉宽为60fs、波长为800nm的fs激光辐照电荷耦合器件,研究了电荷耦合器件在fs激光作用下的失效问题。实验得到fs激光作用下电荷耦合器件的失效阈值为4. 22×10-3 J/cm2。这比ns激光作用下电荷耦合器件的损伤阈值低2~3个量级。对该器件进行显微观测,在光敏元上没有发现损伤,但在器件的栅极上发现了明显的激光引起的损伤痕迹。

基于空间光调制器和CCD的衍射光学实验系统

开发了基于空间光调制器(SLM)和数码摄像机(CCD)的新型衍射光学实验系统。用SLM取代掩模板,用AutoCAD、Matlab等绘图软件,在PC机屏幕上绘制小孔、狭缝以及复杂的几何图形,再通过接口电路传输到SLM。用扩束准直后的激光束照射SLM,通过透镜在其后方借助CCD实时观察各图案的衍射图像,可对其菲涅耳与夫琅和费衍射特性进行观察和在线测量分析。该系统能够完成典型几何图案、小孔狭缝、多种形状随机分布孔等三类对象的衍射实验。系统实时性好,衍射图像可存储和处理,灵活方便。

基于激光-线阵CCD技术的轧辊磨损度检测系统

应用激光-线阵CCD检测技术,提出了一种高速、高精度轧辊磨损度检测方法。阐述了激光-线阵CCD检测系统原理、系统组成与检测过程,采用梯度强度均值法对CCD信号进行处理,有效地降低了噪音对成像质量的影响,提高了处理数据的速度,解决了去噪、边缘检测和特征信息提取等关键技术,提高了系统的检测精度与分辨率。实验证明,该系统的测量精度达到了实际生产过程的要求,为实现轧辊磨损度在线检测的高速化、精确化、自动化提供了一种新方法。

小孔夫琅和费衍射法标定CCD光电响应特性

对比分析现有的各种CCD光电响应特性标定方法后,引入了利用小孔夫琅和费衍射标定CCD光电响应的方法。推导了该方法中Airy斑的理论相对光强分布I/I0与CCD像素位置n之间的定量关系,完成了对特定面阵CCD光电响应特性标定实验。在数据处理过程中,采用二次曲线拟合法准确获得了灰度曲线的峰值位置,实现了Airy斑归一化理论光强分布曲线与CCD实测灰度分布曲线对准,解决了这种方法的中心对准问题,得到准确的灰度峰值位置n0为404.650 0,获得了特定的CCD光电转换特性曲线。标定结果表明,平均相对误差为0.77%,拟合结果可靠。

菲涅耳全息图的CCD记录及重现

为了更好地进行菲涅耳全息图的CCD记录及重现,设计了一种CCD同轴全息图的重构算法,该方法首先用CCD代替传统干版直接记录菲涅耳同轴全息图,并以位图形式存储到计算机中;然后利用数值计算代替光学衍射过程来再现物体的像;最后通过实验验证了该算法及数字全息图的不可撕毁性。

基于静态图像的CCD激光测距方法的研究

随着测量技术的迅猛发展,现今对三维深度的测量常用激光测距法。然而,固定摄像机电荷耦合型CCD器件是一种集成电路,通过CCD可以实现光电转换信号储存、转移(传输)、输出、处理以及电子快门等一系列功能,CCD数据率可调。因此,CCD可适用于动态、静态等各种条件下的尺寸测量。鉴于此,本文从物理光电学及数学角度,采用CCD激光测距法,推导了基于静态图像的CCD激光测距的通用公式。该算法的最大优点是无需进行复杂的迭代计算,大大降低了计算量,且有效的提高了测量精度。分析表明:该方法计算简单、易于实现、实用价值高。

基于空间光调制器与CCD的衍射和干涉定量实验

利用空间光调制器与CCD摄像机,取代传统的光刻掩膜板及白屏,构建成新型光衍射与干涉定量实验系统,将PC机软件绘制的狭缝小孔等衍射图案传输至空间光调制器,用CCD接收其远场衍射和干涉图样,再用PC机处理图像,做定量分析.可验证狭缝和圆孔衍射公式;对形状和空间关系复杂的异形孔,也可方便地实现衍射干涉图样的观察存储与测算.

不同脉宽532 nm脉冲激光辐照CCD实验研究

采用重频1 k Hz,脉宽分别为30 ps、100 ns以及4 ns(皮秒脉冲串,单脉宽30 ps)的532 nm激光辐照面阵CCD器件,观察到了CCD从线性响应到像元饱和、饱和串扰直至损伤的全过程,获得了激光辐照CCD的饱和阈值和破坏阈值。实验表明,皮秒脉冲串激光干扰效果明显优于普通皮秒激光,获得相同干扰效果时,皮秒脉冲串激光所需的功率密度要低1~2数量级。

CCD激光衍射测径系统的标定方法

对测量细丝直径在10～40μm的电荷耦合器件激光衍射测径系统提出了两种新的标定方法,并对不同标定方法下的系统进行了测试对比。结果表明,选择恰当的标定方法可以使系统测量精度达到0.15μm。

CCD在双玻璃晒架的精密光学定位中的设计

随着电子工业的不断发展,对印制电路板的质量要求越来越高。传统销钉/孔定位方式已经不能适合现代生产的精密要求。CCD光学定位是全新的定位概念,设计了CCD光学定位系统的结构,实验验证了CCD光学对位精度可达到10μm,该指标明显优于传统定位方式的对位精度。

CCD对飞秒激光与连续激光响应特性实验研究

开展了可见光CCD对脉宽为100 fs的808 nm高重频、低重频激光与808 nm连续激光的线性响应对比实验。实验结果表明,当CCD处于线性响应范围时,CCD对脉宽为100 fs的激光与连续激光的能量响应率之比均接近1,说明响应特性无差别。同时由CCD原理可知,响应输出与积分时间内接收到的激光能量成正比,说明CCD的能量响应率与脉冲宽度、激光重复频率无关。

线阵CCD技术在测量植物生长量方面的应用

为了能够自动测量植物生长增量,采用了一种基于激光准直光源加线阵电荷耦合器件(CCD)的光路结构,提出了一种用数字电位器来控制二值化电路的方法。基本原理是将被测物体投影在线阵CCD上,通过分析和比较CCD视频输出信号,将CCD像元的空间序列转换成电压的时间序列。由此得到感光像元的个数,进而计算投影尺寸得到被测物体的高度。实验结果验证了该系统可靠且实用。

0.632μm激光辐照可见光CCD干扰机理研究

利用0.632μm波长激光辐照可见光CCD成像传感器进行激光干扰实验。结果表明,随着激光能量密度的增强,在CCD输出图像中逐渐出现辐照光斑、竖直白线、全屏饱和等典型激光干扰现象。当像面上的激光功率密度达到9.8×10-7W/cm2时,CCD出现光饱和串音,达到2.8 W/cm2时,进入全屏饱和状态。通过分析CCD的结构及材料,发现在光电效应中光生载流子在极短时间内从势阱中溢出,在势垒的阻挡下,沿着竖直方向溢出速度高于水平方向,从而出现竖直白线现象。研究结果丰富了激光对CCD成像器件干扰效应的理解,为激光辐照CCD器件的干扰机理提供了理论依据。

电荷耦合器件光电响应特性标定研究

电荷耦合器件(CCD)光电输入输出响应特性是其用于光束远近场能量分布测量的重要参数,介绍一种新的标定方法———小孔衍射方法:即利用小孔衍射图像的零级谱的能量相对分布作为CCD能量的标准参考输入,依据最小二乘拟合准则,根据CCD的灰度输出标定其响应特性。介绍了数据处理方法并完成了校核实验及误差分析。

双通道激光主动探测系统

为了有效探测"猫眼"目标的微弱回波信号并获得目标区域的直观图像信息,设计了基于雪崩光电二极管(APD)单元探测器和电荷耦合器件(CCD)面阵探测器的双通道激光主动探测系统。介绍了硬件设计的基本思路,包括各模块功能、组成和主要部件所采用的型号。针对双通道探测模式的关键技术,阐述了APD探测模式下接收放大电路的设计方法,并分析了CCD探测模式下响应波长的匹配问题。最后,在外场条件下,利用望远镜和激光测距机等典型"猫眼"目标对该双通道激光主动探测系统进行了实验验证。实验结果表明,利用APD探测模式进行探测时,550m距离处望远镜的回波能量响应是类镜面目标回波能量响应的2.87倍以上;利用CCD探测模式进行探测时,550m距离处望远镜的回波能量响应和2 500m距离处激光测距机光学窗口的回波能量响应分别是背景目标回波能量响应的2.72倍和2.31倍以上。该双通道激光主动探测系统可将典型"猫眼"目标从背景及干扰目标中清晰检出,验证了探测系统设计的合理性和有效性。

高精度激光衍射测径系统

本文介绍采用线阵 CCD的激光衍射测径系统。该系统中 CCD视频信号被逐位进行模 /数转换 ,变为相应的数字量。利用最小二乘法对衍射图样进行局部曲线拟合 ,确定暗纹间距 S。因而 ,衍射测径的精度不再受

电磁继电器动态特性综合测试系统

采用激光反射法使衔铁在高速线阵CCD上成像,通过对CCD数字图像信号的处理,得到电磁继电器衔铁的动作特性;并同步监测触点电压及线圈电流,在得到相应时间参数及电特性参数的同时,为在同一时间坐标下分析衔铁位移特性、触点状态以及线圈电流提供了测试手段。

多功能测头光学系统设计

提出了一种用于三坐标测量机的新型多功能测头,介绍了多功能测头光学系统的设计思路,分析了光路中光学元件的作用,计算了光学元件主要参数,并进行了多功能测头的实验验证。大量实验结果表明,该测头经过标定,激光跟踪瞄准重复性测量的不确定度在±1μm以内,激光跟踪瞄准被测曲面倾角可以达到30°,能满足三坐标测量机的使用要求,同时也可以用于其它测长仪器对自由曲面进行快速精确的瞄准以及对零件轮廓的图象法测量。

微丝直径激光测量系统的改进及提高精度的研究

提出了以激光为光源的微丝直径测量系统的新方法。就几种影响因素从理论和实验上对激光衍射法测量微丝直径进行了研究,改进测量系统,并以正交CCD组为接收元件。与传统测量方法相比,不再有测量距离的不确定及CCD定位等问题。