170ps激光脉冲辐照可见光面阵Si-CCD的实验

开展了532 nm ps激光辐照面阵Si-CCD的实验研究,建立了532 nm,170 ps激光辐照Si-CCD效应实验测量系统,观察到了各种典型的干扰和损伤效应现象并测量了阈值.对破坏后的CCD器件的微观结构进行了显微观察,并深入分析了各种典型实验现象和电路层面的损伤机理.开展了10 ns和150 f,激光对CCD探...     

CCD光敏面上规则点阵的产生机理

采用1064 nm激光辐照可见光面阵CCD时,在其光敏面上观察到了规则点阵,相邻格点的间距约为99.38μm.改变激光的入射参数发现,规则点阵的产生与激光的入射能量、束散角和入射角无关,而与激光的波长有关,532,632,670和780 nm激光辐照时均没有观察到规则点阵的出现.更换不同型号的CCD,像元尺寸由3.75...     

行间转移面阵CCD的TDI工作方式研究

本文对行间转移面阵CCD在和目标具有相对运动时的工作方式进行了研究,针对行间转移CCD存在的填充因子和量子效率低,在和目标具有相对运动条件下成像会曝光量不足,图像质量和信噪比低的问题,提出采用TDI工作方式来解决,并且进行了实现,获得了很好的效果。     

行间转移大面阵CCD相机的Smear噪声实时去除

针对面阵CCD成像过程中产生的Smear特有噪声,以行间转移面阵CCD为例,提出了利用行间转移面阵CCD暗像元区域提取Smear的方法.介绍了行间转移面阵CCD的工作原理以及Smear产生机理,分析了Smear噪声的组成,利用相关双采样,哑像元校正等方法消除了Smear中的KTC噪声及暗电流噪声.提出了基于中值的快速均值滤波方法,消除了光粒子散粒噪声.最后,利用差分方法将滤波后的Smear从原始图像数据中减除,并采用双三次插值对消除Smear后的图像区域进行补偿.设计了以现场可编程门阵列+数字信号处理器(FPGA+ DSP)为核心处理器件的硬件实时处理系统,当相机工作在最高速工况3 frame/s时,系统可在1.265 ms内完成Smear提取及滤波,消除Smear后的图像区域灰度方差减小了95.34°.经过成像实验验证,该系统集成度高,满足实时需要,彻底消除了Smear噪声.     

TDI CCD电荷转移对遥感相机成像质量的影响

由于多相位TDI CCD行间电荷转移引起的像移无法通过光、机、电等方法消除,本文研究了电荷转移对遥感相机成像质量的影响.首先,介绍了推扫式遥感相机的工作原理与前向像移补偿方法.接着根据TDI CCD行间电荷的转移方式,利用脉冲传递函数建立了电荷转移速度模型,并对TDI CCD电荷转移速度与景物像点移动速度进行了比较分析...     

脉冲紫外激光和X射线辐照Al靶冲量耦合的异同性

为了探索不同脉冲束辐照热-力学效应的相似性关系,同时为实验室开展激光模拟x射线热力学效应研究提供参考,分析了脉冲紫外激光(0.308μm)和X射线辐照Al靶喷射冲量的异同性.首先,对二者辐照热一力学效应机理的异同性进行了比较;其次,理论和实验研究了两种脉冲束辐照Al靶引起的喷射冲量,对较低能注量(小于100 J/cm2...     

激光冲击效应下的力学电化学微细刻蚀加工

在所构建的纳秒脉冲激光电化学加工系统中,利用激光辐照和脉冲电化学刻蚀复合的方法对铝合金进行了加工试验,研究了激光穿过溶液作用于物质时产生的力效应和电化学效应对加工质量的影响.试验结果表明:高能脉冲激光透过电解液辐照在工件表面时,激光在电解液中产生的冲击波力效应和射流冲击力效应会使工件发生弹性变形,从而改变电极电势,提高电流密度,加速了对工件的刻蚀.激光产生的力效应能够去除加工区的钝化层,使其发生电化学反应,而非加工区不发生反应,从而显著增强了电化学的定域蚀除能力.最后,利用力学电化学效应,在浓度为0.5 mol/L的NaNO3溶液中实现了线宽140 μm左右、深宽比较大的微细刻蚀加工,获得了较好的加工质量和成形精度.     

CO2激光辐照氧化矾热像仪的实验

为了研究波段内激光辐照焦平面阵列热像仪时的性能表现.设计了一系列视场内辐照实验.理论上采用了平顶高斯函数和有限个复高斯函数之和模拟激光器输出的平顶型光束以及激光器输出镜和光路中各种光学元件构成的光阑,结合近轴光学系统的柯斯林光束衍射公式计算了激光光束的传递以及变换.在实验中,通过在光路中放置单透镜光学元件以及调节该元件...     

基于FPGA的面阵CCD驱动时序设计

针对柯达公司的前照明行间转移型面阵CCD KAI-0340,对它的驱动时序进行详细的分析,设计满足CCD工作脉冲的驱动时序。采用Altera公司的可编程逻辑器件(FPGA)作为核心控制器件,完成自顶而下的模块设计,实现了硬件电路设计的软件化,开发效率得到了提高,软件程序可重复编程和修改。实验的仿真结果表明,设计的驱动时序能够满足CCD KAI-0340的正常工作。     

CMOS图像传感器光子转移曲线辐照后的退化机理

针对EMVA 1288标准测试辐照后互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器的重要性能参数(光子转移曲线和转换增益)适用范围受限的问题,提出了针对辐照后CMOS图像传感器光子转移曲线和转换增益的改进的测试方法。该方法通过调整测试条件,限制辐照后CMOS图像传感器的暗电流和暗电流非均匀性噪声,求解出辐照后正确的器件性能参数,从而直观地得知辐照所引起的器件性能变化。利用该方法进行了实验测试,结果显示:辐照导致转换增益比辐照前退化了7.82%。依据此结果分析了辐照导致光子转移曲线和转换增益退化的机理,认为转换增益的退化是由于质子辐射引起的电离效应和位移效应导致暗电流、暗电流非均匀性增大所致。本文为掌握CMOS图像传感器的空间辐射效应提供了理论基础。     

面阵CCD芯片KAI-1010M的高速驱动系统设计

介绍了行间转移面阵CCD芯片KAI-1010M的内部结构和驱动时序,采用新方法和低成本器件设计了该CCD芯片的驱动电路,把电源和电机控制的脉冲宽度调制技术引入CCD驱动电路,采用超高速运放驱动高速负压信号以减小其上升沿和下降沿时间,达到高速低成本驱动要求,解决了驱动设计中的技术难点.实验结果表明,此CCD驱动系统采用低成本的器件,性能好、成本低、能够同时输出两路CCD电压信号,数据输出速率达15frtame/s,满足空间测绘相机的系统设计要求.若进一步改进电路,数据输出速率可达27frame/s.     

CCD中的激光光斑阴影现象及机理

对CCD相机在激光辐照下的暂时性失真问题进行了研究.用532 nm连续激光辐照以线阵CCD为图像传感器的Piranha HS-41-02K30相机进行了实验,实验发现,激光光斑和3个与其大小、形状皆相似的暗斑同时、等间距地出现于感光阵列方向上.这些暗斑即为CCD相机在激光辐照下的一种暂时性失真现象,本文称这3个暗斑为光斑阴影.根据实验数据分析了这一现象的规律和产生机理.分析认为,CCD图像传感器4个并行读出电路因共用同一偏置源而相互影响是产生光斑阴影现象的内在机制.推导了共偏置并行电路信号之间相互影响的关系式,由得到的关系式可知,降低公共偏置源与并行读出电路公共节点之间的电阻可减弱上述阴影失真现象;而用4个电压源分别为并行读出电路提供偏置,可以消除这种光斑阴影现象.本文推导的共偏置并行电路影响关系式不仅可解释阴影现象,也可为设计CCD器件时减弱或消除阴影失真提供借鉴.     

天问一号高分相机成像噪声分析与抑制

在深空探测中,为了充分利用有限的空间和视场,提出了一台相机同时含有三片线阵TDI CCD思路.为了获得高分辨率、高信噪比的遥感图像数据,针对相机成像链路,分析了影响高分相机信噪比的关键因素,提出了成像系统的串扰模型,并针对各种影响要素提出了改进措施.首先,完全独立设计各个通道,减少通道间的电路耦合.其次,调整垂直转移驱...     

面阵CCD KAI-0340DM高速相机的设计

使用常规CCD设计了高速相机系统,并解决了相机高速工作方式下的一系列难题.介绍了行间转移面阵CCD芯片KAI-0340DM的工作原理,采用高度集成视频处理芯片来产生各高速时序信号;通过提高驱动芯片与线路板的热传导效率增加有效散热面积从而降低芯片的温升;建立了高速运放电路的自激振荡模型,并采用有效方法克服了自激振荡;采用...     

激光体光栅光谱合成的串扰分析

体光栅光谱合成技术是获得高功率激光输出的一种有效途径,体光栅衍射旁瓣引起的串扰是影响合成效率的重要因素。基于Kogelnik的耦合波理论,分析了体光栅光谱合成系统的模型,对体光栅旁瓣引起的串扰损耗进行了计算仿真;推导并简化了有串扰情况下的多路激光光谱合成效率公式。数值分析结果表明:体光栅的串扰损耗主要来源于一级至四级旁瓣,随着相邻光束的波长间距的增大,体光栅对光束的串扰损耗逐渐降低。简化后的合成效率公式计算得到的结果与简化前的公式所得结果相差小于0.5%。     

动车组屏蔽线缆间串扰特性及其试验验证研究

针对动车组设备间互连线缆布置密集、线间串扰难以分析的问题,本文对传输线基本理论进行拓展,建立了两类常用屏蔽电缆的串扰理论模型;然后通过在电磁兼容实验室环境中模拟实验验证该理论模型;进一步结合动车组实际常用的管状型和编织型屏蔽电缆进行仿真.仿真结果表明,一般情况下,屏蔽层两端接匹配负载时,耦合到内芯的串扰小于双端接地的情况;编织屏蔽电缆的内芯串扰明显高于管状屏蔽电缆.     

重复脉冲激光造成扫描型CCD背景条纹的规律

为了描述重复脉冲激光使扫描型CCD输出视频产生背景条纹的规律,基于这种背景条纹现象的产生机理对理想矩形脉冲激光产生的条纹建立了数学描述模型.通过该模型,可根据相机的时间延迟积分级数、单级积分时间和激光脉冲的脉宽、脉冲重复周期等参量之间的关系来判断背景条纹能否出现并计算背景条纹的尺寸参量,计算精确度为1 pixel.利用重复皮秒脉冲激光和日光灯分别辐照扫描型CCD进行了实验,验证了上述模型计算结果的正确性.在该模型的基础上,结合背景光强与脉冲散射光强的关系,给出了条纹可见度的表达式,并通过实验验证了该表达式所反映出的条纹可见度随着相关参量变化的规律.     

基于DSP和FPGA的CCD图像采集系统设计与实现

为了实现导弹武器瞄准自动化,本文设计了基于DSP和FPGA的高速高精确度双通道CCD图像采集系统,采用QuartusⅡ在Altera的FPGA器件CycloneⅡ上设计了CCD驱动时序电路,采用PSPICE设计了可以满足帧转移面阵CCD各项驱动要求的CCD驱动电路.设计中采用FPGA构造FIFO,可根据不同的应用场合对FPGA编程以满足设计要求,因此灵活性较大,并采用了EDMA传输,使得该方案更适于在实时性要求较高的高速图像采集系统中应用.实验表明,系统具有抗干扰强、可靠性高、失码率低等优点,是一种较好的高速、高精度图像采集方案,可以满足导弹武器瞄准的自动化要求.     

面阵CCD芯片KAI-1010M的高速驱动系统设计(最终版）

CCD芯片的驱动系统是空间数字测绘相机的核心部分之一,它关系到整个相机的性能和技术指标。简要介绍了行间转移面阵CCD芯片KAI-1010M的内部结构和驱动时序,采用新方法和低成本器件设计了该CCD芯片的驱动电路,把电源和电机控制的脉冲宽度调制技术引入到CCD驱动电路,采用超高速运放驱动高速负压信号以减小其上升、下降沿时间,达到高速低成本驱动要求,解决了驱动设计中的技术难点。实验结果表明：此CCD驱动系统采用低成本的器件设计,具有性能好,成本低,能够同时输出两路CCD电压信号,数据输出速率达15 frame/s,满足空间测绘相机系统的设计要求。若进一步改进电路,数据输出速率可达27 frame/ s。     

伪随机序列超声测距系统及FPGA实现

超声测距系统中多路换能器同时工作存在的超声串扰会导致错误的测量和降低系统的工作效率.为了消除串扰,采用二进制频移键控调制(FSK)构造每个超声换能器的编码激励发射序列;结合超声回波信号模型,给出了超声回波信号的解调算法;设计了一种只用异或和加法的并行数字相关技术的回波序列识别和渡越时间捕获器,它能够抑制超声串扰和误码,显著减少数据处理时间和FPGA资源.FPGA仿真结果表明伪随机码(PRBS)可用于消除实时超声测距系统的串扰.