激光对CCD及CMOS图像传感器的损伤阈值研究

针对激光对CCD及CMOS图像传感器的干扰损伤进行了理论分析和实验研究.实验测量出常压及真空条件下1064nm激光对CCD及CMOS图像传感器的干扰阈值、损伤阈值及完全损坏阈值.实验结果表明,CCD或CMOS图像传感器的各种阈值在常压和真空两种不同条件下的差别不明显.实验结果还显示,无论在常压还是在真空条件下,CCD比CMOS更容易受到激光的干扰和损伤甚至严重损坏;而CMOS相机具有很好的抗干扰和抗损伤能力.

基于CCD传感器的砂轮轮廓测量系统设计

为实现激光修整砂轮过程中的砂轮轮廓测量,分析了激光三角法的测量原理,并选用基于三角法的CCD激光位移传感器、精密电控移动平台和数字信号处理器(DSP)等搭建了砂轮轮廓测量系统。系统采用DSP设计传感器控制和数据处理电路,以实现其在激光修整砂轮过程中的应用。传感器测量精度验证实验和激光修整砂轮实验结果表明:CCD位移传感器的测量精度达7μm,所设计的轮廓测量系统能准确测量出砂轮轮廓,并成功应用于激光修整砂轮系统,具有良好的实用价值和应用前景。

激光辐射CCD的破坏机理分析

研究了国内外关于激光辐照ＣＣＤ及其相似材料结构导致的各种效应，特别是软硬破坏效应，给出了各种破坏的阈值及实验方式；对各种破坏机理及理论模型进行了对比分析。

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。

632nm激光对CCD和CMOS的干扰实验及机理分析

为了研究激光对图像传感器的干扰机理,利用632nm激光开展了对CCD和CMOS两种图像传感器的干扰实验,将实验采集的数字图像进行处理,提取了不同激光功率下,图像横纵向最大干扰宽度,并从CCD和CMOS内部结构上解释了产生干扰差异的原因。之后利用激光光强关系式推导出最大干扰宽度与激光辐照光功率之间的关系,并根据此关系拟合了CCD横向和CMOS横纵向最大干扰宽度曲线,拟合结果与实验数据吻合较好,说明了CCD横向和CMOS横纵向受干扰的主要原因是由光强本身引起的高斯光束整体抬升。对于CCD纵向串扰过程,通过实验可以得出CCD串扰过程分为两个阶段:开始阶段可能是由电子隧穿引起的,后期主要是载流子的饱和扩散。

基于线阵CCD的新型微位移传感器的研究

常用的激光三角法微位移传感器适用于直线位移测量,不适用于微小角位移的动态测量。因此研制了一种新型的基于线阵CCD的微小角位移传感器,采用平行光斜射式激光三角法,由准直透镜、聚焦透镜及光栏等光学器件、高速线阵CCD及由CPLD、信号发生电路和采样保持电路等构成的实时信号处理电路组成,具有结构简单,线性度好,灵敏度高,测量频率高,分辨率高和实时性好等特点;介绍了其结构和工作原理,实验测试其特性,并将其应用于高频电—机械转换器动态特性的测量。研究表明该传感器的最大量程为0.2rad,分辨率为0.0002rad,最高测量频率为10kHz,可应用于高频电—机械转换器等元件的微小角位移的特性的动态检测。

基于线阵CCD的高精度位移传感器前端设计

为了实现对微小位移的高精度非接触测量,设计了一种基于线阵CCD的高精度位移传感器前端模块。运用激光三角测量法设计了光学镜头,利用FPGA产生线阵CCD所需的驱动时序,CCD输出的一维视频信号经过前置电路处理后得到稳定的模拟信号,供数字电路进行处理。系统具有结构简单、体积小、输出信号稳定、分辨率高、测量精度高等特点。实验测试表明,该传感器前端模块输出模拟信号稳定,干扰小,计算得到最大量程为±15 mm,精度可达到20?m,能广泛应用于微小位移的精密测量。

基于FPGA的CCD光轴检测系统研究与实验

为了在空间激光通信中实现高速实时的光轴检测,采用FPGA(可编程逻辑门阵列)实现对CCD传感器的实时驱动与处理是十分有必要的。从工程角度出发,研究采用FPGA完成CCD传感器的驱动与光轴检测方法,并分析了以CCD为代表的阵列传感器在光轴检测中的模型与特点;最后给出一个光轴检测系统的设计实例、试验方法与测试平台。通过实验验证了采用FPGA直接实现CCD驱动以及图像处理具有可行性,并且可以实时处理百兆数据,完全有能力满足高速伺服控制系统的需求,其总体控制带宽可达到2.5Hz。

基于CCD的激光三角位移法测液位的性能研究

针对国内石油化工等行业中液位测量方法存在测量精度差、结构复杂及抗干扰能力弱等不足,利用激光位移传感器测量速度快、精度高、抗干扰能力强等优点,设计了一种新型的直射式激光液位测量系统。试验结果验证了该系统在液位精确测量中应用的正确性和可行性,提高了测量的稳定性和抗干扰性,激光三角位移法必将成为精确液位测量的发展方向。

半导体激光器干扰CCD传感器实验研究

为拓展半导体激光器的应用,开展了半导体激光器对可见光CCD传感器的干扰实验研究,得出CCD饱和像素个数与激光输出功率和CCD传感器电子快门时间的对应关系。当电子快门时间分别为t=1/10000s、t=1/4000s和t=1/2000s时,CCD的饱和阈值分别为1W、1W和2.8W。"软损伤"的阈值为10W,然而,在激光输出最大功率为22.4W的条件下并没有使CCD损伤。

基于线阵CCD的光电玻璃测厚方法研究

玻璃厚度是衡量玻璃制品质量的一项重要性能指标。为了检测平板透明玻璃的厚度,提出了利用线阵CCD传感器作为光电接收器件的玻璃测厚装置,介绍分析了以CCD传感器作为光电接收器件透射式测厚法、单激光反射式测厚法、双激光反射式测厚法3种光路结构原理、以及性能特征。

基于激光CCD技术的动态倾角测试系统

激光CCD角度测量技术是计量与现代测试技术领域中的重要方法,具有非接触、高灵敏、高准确、高效率等特点,是当前最先进的测试技术之一。通过对面阵CCD和线阵CCD的特性分析以及在激光非接触测量的应用特点,设计了采用激光技术与线阵CCD传感器有机结合的精密回转台二维误差的测量方案。

基于CCD传感的激光粒度测试技术研究

颗粒测试在工业生产和科学研究中涉及的领域非常广泛,常用的颗粒粒度及其分布的测试方法是激光粒度测试法,其具有测试精度高、测量速度快、重复性好和可测粒径范围宽等突出优点。CCD传感器有灵敏度高、分辨率高、噪声小和较大的动态范围等优点,其作为激光粒度仪的探测器提高光强分辨率的应用已经很普遍了。为提高测量精度,通过对CCD传感技术的研究,应用图像处理的方法来设计光电探测器,搭建了基于米氏散射原理的激光粒度测试系统。实验结果表明,用CCD传感器采集光散射图像,再对图像进行处理,D50与D10误差在6%之内,D90误差在1%之内,降低了测量的重复误差。

基于CCD空间滤波器的纳米流体平均速度测量方法

纳米流体作为一种新型的传热介质,其导热系数要比基液高很多,至今对其导热机理的研究仍是该领域的研究热点之一。纳米颗粒运动状态,对于研究纳米流体的导热机理具有重要的意义。从理论上分析了纳米流体激光散斑的形成机理,结合空间滤波速度测量原理,提出了一种基于面阵CCD空间滤波的流体速度测量新方法,通过对散斑图像进行隔行采样、频谱分析和频谱图趋势项提取,获得信号尖峰频率,即可计算出纳米流体速度。最后,搭建了实验装置,对测量方法进行了实验验证。结果表明:相对误差优于6.5%,验证了该方法的可行性。

激光辐照TDI-CCD相机饱和串扰效应及侧斑建模仿真分析

根据推扫式线阵TDI-CCD成像系统的信号存储、传输与转换原理,分析了其在激光作用下产生不同饱和串扰现象的机理,建立了激光辐照TDI-CCD红外相机饱和串扰效应模型;考虑了视场外激光干扰过程中出现的侧斑现象,同时借助光学追迹模型,实现了连续激光干扰星载红外相机的成像仿真过程;通过图像质量评估因子定量分析了不同入射条件下激光辐射对相机输出图像质量的影响。结果表明:入射角不同,激光成像结果不同.选用1.064μm视场外激光在一定入射条件下,当改变激光入射角从2.86°到2.89°时,激光将出现侧斑;当激光功率密度提高1~4倍,光斑干扰面积百分比将不同程度的扩大.

基于CCD测量技术的激光指向器作用距离检测

针对现有小功率半导体激光指向器的作用距离检测方法存在稳定性差、效率低的缺点,提出了一种基于CCD测量技术的激光指向器作用距离检测方法。该方法采用CCD传感器及图像处理技术,对基于人眼为接收器的激光指向器作用距离公式进行了理论推导及建模,建立了CCD传感器接收光功率和输出灰度之间的函数关系,并运用最小二乘法求解出关系式中的相关系数,通过相关系数求解出作用距离,实现了小功率激光指向器作用距离的定量检测。实验证明了该方法的可行性。

数控机床误差检测及其误差补偿技术研究

使用Renishaw激光干涉仪和高精度位移传感器实现了机床线性定位误差和主轴热误差的测量。通过补偿机床螺距和丝杠间隙误差,实现了机床线性定位误差的补偿。同时,使用PMAC控制卡对数控系统的G代码指令进行了实时修改,实现了机床主轴热误差的实时补偿。分析补偿后的机床,发现机床的加工精度得到了很大提高,表明该补偿效果明显。

数控机床误差检测技术研究

研究了基于激光测试技术的数控机床误差识别与检测。在分析机床误差源和各误差项目的基础上,使用Ren-ishaw激光干涉仪和高精度位移传感器实现机床线性定位误差和主轴热误差的测量。该误差检测方法在机床工业研究中具有广泛的应用范围和通用性,对进一步提高数控机床的加工精度具有重要的研究意义。

透镜形式对激光位移传感器精度影响的研究

在试验研究基础上，分析了物镜形式对激光位移传感器测量精度的影响，讨论了图象处理的阈值确定方法．采用３σ准则和样本平均降低了光源不稳定对精确度的影响．认为在采用三次样条拟合定标曲线的前提下，可用单片透镜代替非球面透镜．

在线实时检测玻璃管外径和壁厚尺寸的新技术

本文介绍一种激光扫描与ＣＣＤ传感器的新技术，用于在线实时检测玻璃管外径与壁厚的尺寸。分析了测量精度，还详细地描述了获取信息的电子学方法。