线阵CCD光谱分辨率检测系统设计

在分析光谱测试仪器检测设备发展现状的前提下,为解决光栅分辨率测试仪器中存在的电路复杂、探测器灵敏度低、结构可变通性差等问题,设计了一种以线阵CCD ILX554B为探测器的、以STM32F103为主控单元的线阵CCD光谱分辨率检测系统。系统利用片上高速时钟产生线阵CCD所需的驱动时序,经片上ADC采样后获取实时的光谱数据,将采集的数据经USB接口上传给上位机进行处理,获得最终的被测分光器件的光谱分辨率信息。最后,分别以汞灯和氩灯为光源,利用所设计的系统对光栅分辨率进行了测试,实验数据表明,在500 k Hz的驱动频率下,系统光谱分辨率可以达到0.01nm。系统满足低成本、高精度、稳定和可靠等要求。     

CCD快速光谱辐射测色测光仪的研制报告

介绍用线阵ＣＣＤ探测器研制的快速光谱辐射测色测光仪。该仪器由象面平直的光栅光谱仪、ＣＣＤ阵列探测器（包括驱动器和接口）、微机及打印机组成。给出该仪器的用途、原理、定标方法和测量精度     

基于USB总线的线阵CCD数据采集系统

文中介绍线阵CCD的USB总线数据采集系统的设计和实现。该系统利用CPLD设计线阵CCD的A/D和二值化数据采集电路,利用专用USB接口芯片CY7C68013设计数据采集计算机接口电路,实现了对线阵CCD输出信号的数据采集和快速处理。该数据采集系统可广泛应用于线阵CCD检测领域。     

CCD在便携式光谱分析仪中的应用

为适应野外测量、应急检测以及在线监测的需要,开发了便携式快速光谱分析仪。该仪器采用线阵CCD作为检测器,可进行多光谱同时测量;采用触摸屏作为人机交互接口,可进行图谱显示和触控操作;采用电池组供电,增加了仪器使用的灵活性。文中对该仪器的分光系统作了介绍,并着重说明了光谱分析仪中CCD的时序控制方法以及其他一些注意事项。基于CCD的便携式光谱分析仪是紫外可见分光光度计的发展方向,该仪器可以实现快速光谱扫描、光度测量、时间扫描等功能,具有体积小巧、检测速度快、操作简便等优点。     

面阵CCD调制传递函数测试仪器研究

电耦合器件（charge coupled device, CCD）的成像质量直接影响新一代星敏感器的综合性能,现有CCD测试仪器受初位相对准偏差影响,重复精度较低。论文推导了基于条纹对比度原理的面阵CCD调制传递函数（ modulation transfer func-tion, MTF）表达式,分析初始位置偏差与MTF重复精度间的数学关系,提出初位置平均调制传递函数的概念与数据处理方法,据此改进条纹板设计,并对CCD测试仪器光学、机械、电控系统进行仿真设计。采用两片Kodak KIA-4021面阵CCD作为试样,在感光面不同区域对MTF进行多次重复测量,测试重复精度优于0．025。实验结果表明,采用统计平均方法评价CCD成像质量,在感光面不同区域的测量结果一致性较好,重复精度优于极值算法。     

线阵CCD图像采集与电气传动的数字同步控制

介绍了线阵CCD驱动时序、传感特性和基于DSP的线阵CCD驱动电路。给出了线阵CCD时序驱动与电气传动的同步控制方案。分析了线阵CCD图像采集与电气传动的数字同步控制的工作原理及其数字同步控制的实现方法。PLC根据触摸屏设定的速度,给出线阵CCD的驱动频率及其DSP的定时常数。同时,PLC给出伺服脉冲频率,经伺服系统实现对传动机构的速度控制。使线阵CCD的图像采集速度与平面运动物体的速度保持精确同步。     

高灵敏度CCD光电信号检测系统的设计

高灵敏度线阵CCD常用于光谱仪的精密科学仪器中,设计优良的光电信号检测系统有利于充分发挥高灵敏度CCD的作用.为了充分发挥高灵敏度CCD的作用,提高脉动光谱信号的质量和仪器的性能,本文在埋沟道型IL-C6-2048C线阵CCD基础上,根据CCD的输出信号是负极性的离散模拟信号并且混杂有幅度较大的复位脉冲干扰的特点,设计电路对CCD输出信号进行适当的预处理.对于预处理后的信号含有1/f噪声和低频噪声的问题,本文采用了相关双采样技术提高了动态光谱检测系统的信噪比.为了提取信号的特征及对信号进行后期处理,本文设计了高速的ADC对CCD信号采集.整套系统可以大幅度提高CCD信号的质量与精度.     

石英玻璃管尺寸参数测量的新方法

线阵CCD器件在尺寸测量及光电检测等方面有着非常广泛的应用,但受CCD器件本身尺寸和结构的限制,在测量范围、测量精度和测量速度方面常产生矛盾,这一矛盾可以通过一些技术手段得以解决.本文介绍一种用线阵CCD测量石英玻璃管尺寸的新方法,通过多片CCD拼接的方法实现对较大尺寸的测量,实现在保证高精度情况下较大量程的测量.并采用了单色LED作为照明光源,使得系统的精度和灵敏度都有一定的提高,稳定性增强.     

基于TCD1501C的光信号采集与存储系统

探讨基于线阵CCD TCD1501C实现光信号高精度测量的可行性。设计方案采用CPLD产生CCD驱动脉冲和部分系统时序,CCD输出信号经A／D转换芯片TLC5510采集后通过FIFO芯片CY7C464缓存后向上位机传送。提出了具体的系统电路设计方法和部分驱动的编程源代码。原理样机已运用于微形变测量的光纤出射条纹检测中,具有集成度高、性能稳定、精度高、成本低的优点。     

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。     

基于CCD传感器的车载式路灯光谱检测系统

介绍1种车载式路灯光谱检测系统,与传统的测量方法相比测量效率大大提高,同时降低交通安全隐患,保证了测量人员的人身安全。本套系统基5-CCD（Charge-coupled Device,电荷耦合器件）传感器,实现了车载式测量道路色温、显色指数、色坐标等色度学参数,并且可以动态密集测量。系统引入九余弦修正器,凹面衍射光栅等技术,进一步提高系统的测量效率和精度,为道路照明检测提供了准确高效的工具。     

基于计算机视觉的车灯光导色差检测

设计了一种汽车车灯光导的色差检测系统。该系统主要由计算机、高性能 CCD 摄像机硬件平台和LabVIEW软件平台组成。首先由摄像机分别对正常发光和有缺陷的光导进行图像拍摄,然后对图像进行直方图阈值分割,最后将图像的颜色模型由 RGB模型转换到 CIELAB 模型上,在此模型上分别应用 CIE L?a?b?和 CIE2000色差公式对正常发光的光导和有缺陷的光导图像进行计算和对比,从而完成车灯光导的色差检测。     

基于线阵CCD的液位测量系统设计

在化学试剂定容测量领域,试剂的液位高度是重要的被测参数之一.传统的液位测量方法存在测量精度不高、测量数值不连续、难以实现非接触测量等缺陷.通过研究透明化学试剂液位的在线检测方法,设计了一种高精度非接触式的光电液位检测系统,以FPGA为主控制器,驱动线阵CCD进行液位传感,接收经过平行光束透射的光信号,在驱动时序的作用下进行自扫描转换成便于处理的一维图像信号,送PC机中进行处理,对实际液位和图像边缘像素点之间的关系进行分析,实现了液位高度的测量.经实验验证,本系统绝对精度达到10 μm,测量分辨率优于2μm.     

光纤照明布光设计

光纤作为光的载体,既可进行输出光强的调节、角度的调节和动态彩光照明装饰,还可以进行输出光色彩、输出光光强和输出光位的频闪,并且,通过无源红外传感器PIR和超声波传感器,光纤照明可实现照明节电控制;而从光源能源与环保因素考虑,使用陶瓷金卤灯作为光纤照明光源既节能又环保。光纤照明设计是光和空间的有效融合,光纤照明布光设计具有造型设计的可控性和创造性。     

光纤温度传感器的设计与实现

本文设计了一种基于马赫-曾德尔干涉仪原理的相位调制型光纤温度传感器.介绍了实现方法和实验现象.说明了通过热敏电阻标定温度与干涉条纹数之间关系的方法.着重分析讨论了利用CCD进行干涉条纹采集及利用MATLAB软件对条纹图像进行滤波、边缘提取等处理的一种新方法.给出了条纹移动数判别的程序编写方案,实验中得到了较好的温度测量结果.结果表明用此方法实现光纤温度传感是一个较为可行的方案.     

电厂锅炉火焰图像检测系统设计与开发

该系统通过彩色CCD(电荷耦合器件)摄像机、传像光纤、图像采集卡对现场火焰图像进行采集,利用计算机数字图像处理技术,将采集的火焰图像进行实时分析处理,并及时发出火焰强度的音响报警信号,同时在CRT上显示燃烧的实时曲线。     

光纤光栅温度传感器在变压器油温测量中的应用研究

本文中作者对光纤光栅温度传感器在变压器油温测量中的应用进行了研究。在分析光纤光栅温度传感器应用原理的基础上,设计制作了一种长寿命光纤光栅温度传感器并验证了其性能。     

弱反射光栅滑坡监测系统的研究与应用

目前,光纤传感技术在桥梁、隧道、大坝等监测领域推广应用并取得了较好的效果,而基于弱反射光栅的FBG传感技术应用还处于起步阶段。针对BORDR和FBG技术应用于地质灾害监测中的限制,本文在介绍弱光纤光栅传感阵列监测技术原理的基础上,利用弱反射光栅传感阵列具有大容量、高精度的特点,设计了一款外定点式弱反射光栅传感光缆,并结合弱反射光栅传感阵列监测技术、物联网技术构建了基于弱反射光栅传感阵列的滑坡实时监测系统,开展了弱反射光栅传感光缆的室内实验并将弱反射光栅实时监测系统应用于滑坡监测实验中。监测系统测得158#-161#区域的连续4个弱反射光栅变形累加达到61.91mm,表明系统能准确定位滑坡发生位移变化的位置及监测滑坡位移的大小,实现了对滑坡地质灾害体的高密度的自动化准分布式监测。     

面向航天器微小碰撞的飞秒光纤光栅冲击检测系统

针对航天器微小碰撞产生的冲击能量检测问题,设计了一种面向航天器微小碰撞的飞秒光纤光栅冲击检测系统,并对冲击能量进行检测。建立飞秒光纤光栅应变传感及边沿滤波解调模型。使用有限元分析软件对微小碰撞产生的冲击能量分布情况进行理论模拟。搭建冲击检测系统,对飞秒光纤光栅进行冲击能量感知特性测试,利用时域包络提取法分析能量传递特性。实验数据表明,质量为10、20、40、60、80 g的小球分别在同一位置下落时,光栅系统检测到的碰撞信号呈线性增长趋势,经边沿滤波算法反演冲击电压最高可达30.8 mV;同一质量小球在不同位置下落时,光栅系统检测到的碰撞信号呈线性下降趋势,检测到的冲击电压可低至16.5 mV。该系统可实现对微小碰撞产生的冲击能量的检测,对航天器微小碰撞检测问题有一定的参考意义。     

实现线性测量的光学电压传感器设计

设计了一种采用径向偏振光栅实现线性测量的光学电压传感器。将光学晶体的电光相位延迟角转化成环形光斑的同步旋转,由图像转换器将环形光斑转换为条形光斑,通过图像采集系统定位条形光斑暗纹的中心位置来获得被测电压值。应用琼斯矩阵证明了光斑暗纹中心位置与晶体电光相位延迟角之间的线性关系,给出了计算方法,并给出了锗酸铋(BGO)晶体和铌酸锂(LN)晶体的实验验证。结果表明该光学电压传感器的测量模式与光强无关,可直接测量172°的电光相位延迟角,测量误差小于0.5%,实现了对电压的线性测量。