CCD焦面时序关系和仿真验证流程研究

实时传输型遥感相机在航天中得到越来越广泛的应用。CCD驱动信号直接影响到遥感相机的最终成像质量,遥感CCD相机时序脉冲发生系统的焦平面程序是产生CCD驱动信号的关键程序,因此,通过仿真验证确保其成像质量和技术指标具有重要的意义。对相机成像电路中焦面电路的FPGA软件验证进行了研究总结,同时给出了规范、高效的工序流程。研究结果表明,本文提出的工序流程可以有效避免工程中出现的CCD驱动信号电平不稳、幅值不够、质量不达标等问题,而且,只要焦面时序系统在仿真中满足所列出的各项时序要求,就可以覆盖到CCD时序的各项功能。     

大面阵CCD图像传感器驱动采集系统设计

本文设计了一种大面阵CCD图像传感器驱动采集电路系统.该CCD驱动系统作为航空数码相机的关键组件,直接关系到航空数码相机成像的质量.应用过程中的防静电问题,则关系到CCD器件自身的安全问题.介绍了利用CCD专用外围芯片组,包括CCD驱动芯片TDA9991HL,CCD时序控制芯片SAA8103,CCD输出信号模数转换芯片AD9824,CCD驱动系统的控制芯片C8051F330,来完成CCD外围电路的设计,并详细讨论了利用该芯片组设计大面阵CCD图像传感器外围电路时,要注意的一些问题.该电路设计结构简单,可靠,集成度高.     

空间相机CCD信号处理电路匹配性分析

在应用CCD探测器的空间相机系统中,CCD信号处理电路与CCD探测器的匹配性至关重要,决定了整个相机系统的性能指标,因此在CCD信号处理电路设计完成后,需要对设计的匹配性进行分析。首先,介绍了空间相机系统CCD信号处理电路的典型结构;然后,提出了基于动态范围的匹配性分析方法;最后,应用该分析方法对某空间相机系统的CCD信号处理电路设计进行了匹配性分析,发现了电路设计中存在的不匹配环节,为优化电路设计提供了依据和建议。     

基于恒流源的高精度空间光学遥感器测温电路*

热控系统精度对空间光学遥感器的成像质量起着关键性作用,而高精度的测温电路是实现精密热控的前提。为了满足某空间光学遥感器热控系统的高精度测温要求,以NTC热敏电阻为测温元件,设计了一种基于恒流源的温度采集电路。详细阐述了恒流源测温电路方案,并对电路中恒流源、仪表放大器、电压跟随器和AD转换器误差进行了分析。实验结果表明,设计的恒流源测温电路稳定可靠,在对测温电路进行标定和补偿后,测温精度达到了0.025℃,达到了空间光学遥感器的精密热控需求。     

航天遥感TDI CCD相机面阵成像模式的实现

为了解决TDI CCD相机无法利用面阵图像来测量光学系统畸变的问题,提出了一种TDI CCD的面阵工作模式。首先,介绍了TDI CCD的工作原理,分析了TDI CCD工作于面阵模式的条件,然后设计了TDI CCD面阵工作模式的电荷转移时序,阐述了TDI CCD工作在面阵模式时行周期和积分时间的设置方法,并在FPGA内实现了TDI CCD面阵工作模式时序。最后,以积分球作为光源,利用TDI CCD相机成像系统实现了TDI CCD相机的面阵模式成像,并获得了TDI CCD相机的清晰面阵图像。理论分析与实验结果均表明,该方法能获得TDI CCD相机的面阵图像,可为光学系统畸变测量提供必备条件。     

基于FPGA的遥感相机多模式数传转接电路设计

为满足遥感相机视频处理电路的测试需求,研究并设计了一种遥感相机数传转接电路,对视频处理电路处理过的不同模式的图像数据进行格式转换,再通过Cameralink接口与上位机进行图像数据传输并实时成像,同时系统采用乒乓操作提高图像数据的传输速率。主要描述系统的主要组成和FPGA模块化设计的实现方法。以Xilinx公司XC2V型号FPGA为核心,采用VHDL语言实现图像数传转换的逻辑设计,利用RS232接口接收上位机指令实现不同模式图像信号的选择输出,对不同模式的图像信号进行格式转换。实际应用表明,本系统成像结果准确,具有较好的灵活性,能够满足多种遥感相机视频处理电路的测试需求。     

双色测温法的分色曝光算法改进及验证

基于CCD相机的图像法测温技术有其独特优势,但存在标定过程繁琐、高温测量时测温范围窄等问题。为此本文结合3CCD相机R、G、B通道的曝光时间可各自设定的特点,基于双色测温法,提出了分色曝光双色测温法,建立了3CCD相机各通道信号值和曝光时间的关系,可换算得到任意曝光时间下的信号值。在黑体炉上的测温标定及验证结果表明:按分色曝光双色测温法处理的曝光时间组合,其有效测温范围拓宽了约140%;该方法在黑体炉上1 450~2 200℃的测温效果良好,相对误差均在±1.00%以内;在现场测温时可自由选择曝光时间,而不必重复黑体炉标定K值的过程,提高了CCD相机测温技术的实用性。     

基于结构光测量技术的 DMD 自适应掩膜生成

为解决强反射表面物体测量过程中易发生局部镜面反射,影响测量精度的问题。将数字微镜添加到结构光测量光路中并设计搭建测量系统,包括数字微镜、CCD相机、投影仪等器件。完成了系统的匹配、相机和投影仪的参数标定以及相位计算,采用麻雀搜索算法优化BP神经网络的方法建立数字微镜单元和相机像素单元之间的坐标映射关系,映射误差为0.583 pixels。基于PID控制器提出一种自适应掩膜生成方法,并对具有强反射表面的量块进行了测量实验,实验表明该方法能有效降低过曝光区域的灰度,实现了高动态范围成像。提出的方法可为强反射表面的三维测量提供理论支撑。     

基于黑白CCD传感器的近红外热像在线监测方法

设计了以黑白电荷耦合器件(CCD)传感器为核心器件的在线监测系统,该系统可通过探测近红外辐射从而对变电站中一些电力设备进行监测;构建了测温模型,并分析了影响测温的一些因素,计算了温度场分布;最后对发热设备进行了监测实验,采集了热图像并用小波算法进行了去噪处理;实验结果表明了用该方法能探测到的最低温度为152℃.     

基于FPGA的CCD成像电路软件设计

为满足CCD成像电路集成化、小型化的发展需求，设计了一种高性能的新型成像电路系统，采用FPGA作为成像系统的控制核心，产生A/D转换器的配置驱动信号实现模数转换，对图像数据进行编码合成转换成数传格式输出成像，通过遥测遥控三线接口实现成像系统与外部的通讯，用以接收星上辅助数据及成像参数调整指令等。实验结果表明，设计的成像电路软件能够满足卫星相机视频处理功能的测试需求，成像效果清晰，简化了硬件电路的同时提高了软件集成度，具有很高的工程应用价值。     

一种用于CCD信号自动零点,增益调整电路

文中介绍一种用于ＣＣＤ信号的自动零点,自动增益调整电路,它主要由乘法／除法器ＡＤ７３４、最大值电路,最小值电路组成,文中说明了该电路的工作原理,给出了误差分析和实验结果,ＣＣＤ信号经此电路规整后输出可以较大程度提高系统的测量精度。     

动态CCD星敏感器驱动成像系统设计与实现

以DALSA公司的CCD图像传感器FTT1010M作为敏感元件,设计并实现了一种基于FPGA的动态CCD星敏感器驱动成像系统,详细介绍了FTT1010M的特性与工作时序、星敏感器成像系统的时序电路、模拟驱动电路、电源转换电路、预处理电路以及分步测试过程。实验结果表明,设计的驱动电路可满足CCD驱动要求,系统可通过上位机调节曝光时间和ADC增益。系统通过多星模拟器成像,在短曝光时间内可获得清晰的模拟星图,为实现动态CCD星敏感器奠定了基础。     

恒温差系统自控电路的设计

为了实现某些科学实验中所需的理想恒温差系统,采用集成电路和极少的分立元件,设计了一个可将实时温差系统自动变为理想恒温差系统的控制电路。该自动控制电路由实时温差测量、理想恒温差预置及显示、比较等电路组成。该自控电路适用于实时温差比可设的最大理想温差小的场合,其误差精度为1℃。     

CCD线阵驱动模块设计与实现

从单片机应用的基本原理出发,介绍一种适用于角度和位移高精度测量的CCD线阵驱动模块设计与实现方法。该模块采用CCD线阵作为光电测量器件,通过单片机控制CCD线阵的运行;CCD线阵的输出信号经比较器输出,实现灵敏度可调的角度或位移的高精度测量,文中给出了该模块的硬件设计原理图和程序框图。     

多通道CCD信号模拟器实现方法研究

卫星相机视频处理电路CCD芯片在测试过程中容易损坏且价格昂贵,为满足卫星相机视频处理电路的测试需求,研究并设计了一种多通道CCD信号模拟器,能够模拟最多16路线阵或面阵等多种类型的CCD信号。以Xilinx公司XC5V型号FPGA为核心,采用VHDL语言实现CCD信号发生的逻辑设计,利用RS232接口接收上位机指令实现不同种类CCD信号的选择输出。实际应用表明,该模拟器具有很好的通用性和灵活性,能够满足多种卫星相机视频处理电路的测试需求。     

CCD三色测温的插值修正方法

基于CCD的非接触式测温技术是高温检测的重要方法，减少其测温误差有重要意义。在介绍CCD测温原理的基础上，指出被测物体的灰度变化和CCD响应波长带宽是CCD比色测温的主要误差来源；提出为减少灰度变化带来的测温误差，可以采用CCD三色测温方法；为减少CCD响应波长带宽等因素带来的测温误差，可以把这些因素对测温精度的影响归结到三色测温公式的K值中，再利用标定实验数据对K值进行插值修正；给出了对K值进行插值修正的三色测温方法。理论分析指出，插值修正的CCD三色测温方法能有效减少测温误差。     

磁致伸缩位移传感器中CPLD与单片机通信设计

介绍了一种采用CPLD＋单片机结构的磁致伸缩位移传感器系统,重点研究了该传感器中CPLD与单片机通信系统的设计与实现.结合传感器产生的16位数字信号的特性,提出了一种比常规串行通信方法更为简单、灵活的自定义串行通信方法,并设计了通信时序图,据此搭建CPLD与单片机通信系统的硬件电路.该通信系统中通过在CPLD中实现通信接口电路,提供数据、控制、握手信号的接口与单片机建立通信.通过实验验证,该通信系统能够实现准确、实时的数据传输,且能保证传感器系统的位移测量精度.     

超高速CCD正交阴影照相系统的研究与应用

研制了由超短脉宽（20ns）激光器光源、高分辨率CCD相机及照相箱体等构成的超高速CCD正交阴影照相系统,实现了对高速或超高速运动目标的高分辨率照相测量。该系统成像清晰,分辨率高;具有较强的抗自然光、杂散光干扰能力,可在复杂环境下正常工作,适用于对高速或超高速运动目标的可视化测量。     

温度继电器温度特性检测系统

本文介绍了温度继电器自动测试系统的设计,此系统由温控箱、开关量检测电路、温度控制电路、接口电路及工控机等硬件组成.分析了信号测量、信号处理、温控箱的温度PID控制方法,介绍了动作温度、回复温度的测量结果,给出了系统的升温、降温过程的测试参数软件构成.最后讨论了本系统的误差来源.     

一种基于线阵CCD的工件外尺寸测量装置的设计与实现

为了实现测量过程的自动化,提出了基于线阵CCD的工件外尺寸测量装置的设计方法。采用单片机为核心,并结合液晶智能显示终端,实现了工件外尺寸的非接触式在线测量和实时传输显示。利用光学成像原理,设计搭建了对应的光学系统;根据线阵CCD的工作原理,设计了信号处理硬件电路;为了实现自动化和智能测试,编写了相关的软件程序,同时对可能出现的异常进行了预警处理;最终进行了系统装置的封装测试。实验结果表明,该装置结构简单,测量结果准确,精度达到了微米级测量要求。