遥感卫星CCD相机模拟源的研制

针对遥感卫星上存在多种CCD相机组合,相机模拟源在地面电测系统及星上遥测数据链存在3种不同模拟任务的需求,利用大规模可编程器件、高速阵列存取技术、锁相环(PLL)频率调整技术和软硬件可编程图像处理技术,研制了一种适用于不同CCD相机模拟任务的模拟源系统。该系统支持多台设备级联,单台设备能够模拟输出4通道的并行16bit LVDS信号、4路串行LVDS信号和4路串行NECL信号,其单通道并行LVDS数据像素频率为0.3～200 MHz,以0.1MHz步进可调,且单次循环输出容量最大可达8TB。通过简单配置,可产生符合CCSDS协议的遥感相机回放数据,并可对实时输出信号的行频和数据时钟相位进行调整。本系统已成功运用于多个型号空间相机的研制测试中,提高了空间相机的研制效率和设备利用率,改善了研制遥感卫星及CCD相机系统的测试验证手段。     

远程幅频特性测试系统设计与实现

以STC12为任务控制与数据处理核心的放大电路,设计实现了幅频特性测试系统。利用直接频率合成芯片AD9852自制信号源,完成了1~40 MHz频率范围内(步进为1 MHz)信号的自动扫频,输出电压峰峰值5~100 m V之间连续可调,可为待测电路提供频率、幅值、波形可调的输入信号。待测电路输出信号通过嵌入式处理器内置ADC高精度采样处理,实现40 d B增益及0~40 d B的无失真连续可调。将该幅频测试仪通过双绞线和Wi Fi模块联网,可远端通过笔记本电脑测试、显示、存储被测电路的幅频特性曲线,其电压增益精度优于0.5 d B。     

整车电气信号模拟与测试系统开发

在开发整车电气控制系统的过程中,为了快速有效地测试其控制功能,以工业PC机及相关板卡为硬件平台,采用基于LabVIEW虚拟仪器编程技术,设计了一套整车电气信号模拟与测试系统;该系统能够模拟产生多路模拟电压信号输出,电阻信号输出,频率信号输出和开关信号输出;能够实时模拟基于SAE J1939协议3路CAN报文发送和接收;并且可以对各路模拟信号进行灵活设置其名称和量程等参数;为整车电气信号的动态测试,提供了一个受控的模拟仿真环境.     

六级杆离子传输系统射频电源控制设计

设计一种基于AB类推挽功放原理的射频线性电源,可调频率为1~6 MHz,电压≥900 V。由ARM控制器通过检波电路检测输出峰峰值构成闭环控制来稳定输出电压。通过串口设定输出频率、电压以及实时显示电压。实验测得1.420 MHz、3.086 MHz和5.347 MHz输出电压分别为2020 V、1960 V和928 V;在3.094 MHz测得电压和频率稳定性分别为0.44%和0.096%。该电源已用于质谱仪射频六级杆离子传输且运行稳定。     

MIMO雷达正交线性调频信号源系统的设计

MIMO雷达需要正交线性调频连续波(LFMCW)信号源。针对传统方案无法产生严格正交信号、实现线性调频信号困难、系统干扰较多的问题,设计了基于DDS技术的MIMO雷达正交线性调频信号源。系统以FPGA为主控单元,采用AD9854为核心搭建控制模块,经差分放大电路进行信号调理,结合上位机最终实现输出1~40 MHz的频率可实时程控双路正交单频正弦信号、三角线性扫频信号。通过实验测试,输出频率达40 MHz,峰峰值达5 V,信号稳定度达10-4,信号模式灵活可调,满足正交LFMCW信号源的要求。     

角膜图像采集系统中的CCD驱动设计

针对角膜图像采集系统开发过程中的面阵CCD图像传感器驱动进行了设计。选用ICX424AL面阵CCD作为图像采集系统的图像传感器,分析了ICX424AL的驱动时序要求,介绍了高性能模拟前端处理芯片AD9949A内部主要电路模块的工作原理及相关电路的寄存器控制方法,实现了基于CPLD与AD9949A的ICX424AL驱动设计。最终测试结果显示,CCD可产生正确的模拟信号输出,将数字视频信号采集到计算机后,能够得到良好的图像采集效果。     

超声波液位传感器功能电路设计与实现

针对液位检测系统中使用的超声换能器,对其外围功能电路进行了设计及实现。电路包括发射模块、选择模块和接收模块。给出各部分的原理图设计,并将设计好的电路板进行液位检测实验,以验证电路的功能。实验结果表明：电路可输出频率为1.082 MHz、幅值为±8.8 V的连续正弦波,能激励换能器产生超声波。同时可由电路板控制换能器的收发转换以及实现接收信号的放大和检波功能。对于壁厚3 mm的铝合金容器,内部无水和有水时得到的最终读数分别为4.67 V和2.18 V。设备读数偏差<16 mV。     

基于CPLD的轧钢测宽仪的研制

为了实现对轧钢宽度的实时检测,降低手工检测强度,提高轧钢的成品率,采用光电检测的方法对轧钢宽度进行实时精确测量,以CPLD芯片为核心控制器,用VHDL语言编程产生驱动CCD工作的脉冲信号,然后对CCD输出的2路信号进行提取和合成,最后通过曲线拟舍得到了CCD的电压输出值与轧钢宽度的对应关系.该轧钢测宽仪的测试精度可达1 mm,测试速度快,简单易操作,对于提高轧钢生产效率具有重要意义.     

用于高速测量的CCD激光位移传感器的研究

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、具有7500像元的高速线阵CCD、转换速率达40MHz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。在系统中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AD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,从而减轻了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,以满足高速测量的需要。实验表明数据转换速率可达40M,最小采样间隔时间为0.1ms。     

相位可控多通道任意波形信号源卡设计

在遥感测试系统中,模拟信号发生器用于模拟动态测试环境下不同传感器输出信号和在存储器、采编器调试时提供标准信号,从而进行设备测试或数据分析。设计采用"FPGA(DDS相位控制)+单片DAC+多路模拟开关阵列"的方法实现32路任意波形输出。上位机软件中设置波形的幅值、频率、相位等信息,通过FPGA对参数控制字进行检测,改变对应通道的模拟开关导通状态,从而实现对输出波形通道间相位差的任意控制。     

超高分辨率CCD成像系统的设计

介绍了基于50 Mpixel超高分辨率全帧型CCD芯片KAF50100的成像系统设计方法.该系统采用幕帘式焦平面机械快门对CCD进行曝光控制,CCD输出图像信号在专用模拟前端(AFE)芯片AD9845B中进行处理和模数(A/D)转换后,经现场可编程门阵列(FPGA)缓存和排序,通过低压差分信号(LVDS)接口发送至上位机.系统中所有驱动时序和控制信号均由FPGA产生,上位机通过RS422总线对系统进行命令控制.针对KAF50100四路输出不均匀性问题提出了基于最小二乘法拟合的校正方法.实验验证表明,系统可在KAF50100的最大速度模式下工作,像素读出速度为4×18 MHz,最大帧速为1 frame/s,电路读出随机噪声为2.76@12bit,动态范围为63.4db.该成像系统设计方法可以充分发挥KAF50100的性能,并且具有良好的通用性和扩展性,可以广泛应用于超高分辨率CCD成像系统的设计中,如可见光水下探测、卫星遥感、天文观测等.     

一种精密测量CCD上像点位置的方法

介绍了一种新的 CCD技术。通过研究图像像素和 CCD像敏元之间的对应关系 ,从而可以找到图像上的点在探测器面阵上相应的精确位置。它主要涉及到视频信号同步分离技术、视频信号合成技术、脉冲宽度测量技术、计算机接口技术以及计算机程序设计技术等。首先我们要对视频信号进行分析 ,提取出行同步和场同步信号 ,在此基础上产生测量标志线脉冲 ,通过视频合成输出带有标志线的复合视频信号 ,同时我们要精确测定标志脉冲的位置 ,以数据形式提供给计算机 ,通过计算机对图像和所采集的数据的分析处理 ,最后得到表征图像像素和 CCD像敏元对应关系的水平和垂直常数 Const H、Const V。     

科学级CCD相机的噪声分析及处理技术

为了降低科学级CCD相机的噪声,提高相机的成像质量,针对不同的噪声源,根据相应的噪声产生原理,设计了实用的噪声抑制电路和处理电路.应用于选用DALSA IL-E2型TDI-CCD 图像传感器自己开发的科学级CCD 相机,有效地降低了暗电流噪声,消除了复位噪声对真正信号的影响,使相机的成像质量得到提高.通过实验证明,该科学级CCD相机的输出信噪比能达到50 dB.     

CCD成像系统中模拟前端设计

CCD成像系统中模拟前端对系统信噪比起决定性作用。为了提高成像系统的信噪比,需要对模拟前端以及其PCB布局布线进行合理的设计。在深入分析模拟前端中各部分功能的基础上,针对目前模拟前端一般采用专用CCD视频信号处理器来实现的方案,建立了CCD视频信号处理器这个模拟数字混合器件芯片内部的电源及接地模型,并根据该模型对PCB布局布线进行了分析和设计。工程实践结果表明,在像素时钟为6 MHz时,系统的信噪比可以达到54 dB。     

外同步式时间延迟积分CCD传感器模拟装置

由于时间延迟积分(TDI) CCD传感器在调试阶段易损坏,本文提出了一种基于外同步信号驱动原理的TDI CCD传感器模拟装置.该模拟装置实际尺寸可以达到长100 mm,宽45 mm,与实际TDI CCD传感器的物理尺寸相当,可根据实际光照度大小精确地模拟TDI CCD传感器像元感光程度.该装置可以模拟TDI CCD传感器输入引脚的阻容特性并能合成完整的TDI CCD视频输出信号,实现TDI CCD传感器的16、32、48或64级积分级数控制的功能.该装置还可以模拟CCD驱动信号和输出视频信号的温度延时特性,延时时间在0.5～12.5 ns间可调,从而方便了信号采样电路对采样时刻的调试.     

CCD与慢速A/D变换联接的实用接口

目前CCD器件广泛地应用于各种测量领域。由于其输出的视频信号频率在1MH_2以上,所以在实用中常常遇到A/D变换速度与CCD信号速度不匹配的问题。本文提出一种实用接口电路,实践证明效果很好。     

高质量X射线检测数字化成像及图像采集

X射线数字成像检测是工业无损检测的新技术.非胶片实时数字成像检测以其高效率、低成本,特别是数字图像的可交换性和存储方便等特点成为射线检测的发展趋势.通常使用的由射线像增强器、视频摄像机、图像采集卡和计算机组成的系统成像质量差且只能在低能X射线下使用,作者经过反复研究和实验,研制了基于单晶闪烁屏和科学级CCD相机的可用于高、低能X射线高分辨率、高对比灵敏度数字成像检测系统.介绍了整个检测系统的组成,设计了科学级制冷CCD相机、预处理电路、A/D转换电路、微机EPP方式快速数据采集电路和软件等.给出了某铝铸件(厚150mm)在加速器高能X射线下的成像结果.实验证明该系统比普通像增强器和视频相机组成的系统具有适应射线能量范围宽和成像质量好的优点(成像时间长一些).系统的空间分辨率大于3lp/mm, 检测物体50mm(等效钢厚)以上时,对比度灵敏度小于1%.     

基于DSP的面阵红外图像采集系统设计

为提高进口红外相机的视频信号输出帧率,以提升其性能并扩大应用范围,设计以DSP为控制芯片的面阵红外图像采集系统。通过对IRFPA输出串行数字视频信号的采集和分析,利用CPLD完成信号的解码和逻辑转换,在DSP的控制下利用两个DPRAM,分别实现图像信号的灰度转换和显示缓存,最后由显示芯片完成模拟视频的编码和输出显示。在黑暗环境下对不同热源进行采集实验,结果表明,系统能够对红外图像信号进行实时采集和显示,输出帧率得到大幅提升。