用线阵CCD实现光谱测试的虚拟仪器

介绍了一种使用线阵ＣＣＤ作为接受器,利用Ｍａｔｌａｂ开发平台设计的虚拟光谱仪器,充分利用了计算机的软硬件资源,从而实现了智能化的光谱测量。     

用线阵CCD实现光谱测试的虚拟仪器

介绍了一种使用线阵 CCD作为接受器 ,利用 Matlab开发平台设计的虚拟光谱仪器 ,充分利用了计算机的软硬件资源 ,从而实现了智能化的光谱测量。     

基于线阵CCD的光谱仪定标研究

光谱仪是一种基本光谱检测和分析仪器,以线阵CCD为探测核心是设备微型化的重要手段,CCD各光敏像元输出信号与待测光谱波长及光谱辐射通量之间对应关系成为定标的主要内容.研究了常规线性拟合方法,应用校准结果测量发现有时误差较大,利用低压汞灯特征谱线为基准,采用最小二乘法曲线拟合完成波长定标,计算出拟合曲线的3阶校正参数;利用辐射标准灯完成光谱辐射定标,解决了光束经过光学系统传输损耗及线阵CCD光谱响应灵敏度测量的困难,并对定标方案进行了数学推导证明.对大量实验数据进行分析表明,该定标方法是切实可行的,并成功应用到微型光谱仪器的生产过程.     

线阵CCD智能系统

介绍了线阵CCD(电荷耦合器件)测量系统中的智能化控制、信号处理技术。用可编程定时/计数器8254构成线阵CCD光积分控制信号周期的数字调节器。对线阵CCD输出信号进行模数转换,由DSP(数字信号处理器)对其进行数字信号分析,实现线阵CCD系统的智能化。     

线阵CCD相机电路设计

本文以TCD1501C为图像传感器,描述了线阵CCD相机电路的设计过程。介绍了CCD驱动、A／D转换、对外接口部分,并给出了解决方案和实现方法。     

基于线阵CCD的小幅角位移测量

本文研制了用单片机系统拾取CCD信号的装置,在Windows XP环境下利用VB强大的可编程能力、良好的人机界面以及其携带的串行通信控件MSComm,使得上位机对下位机传输的数据能够实时处理,从而实现了在±5°范围内微小角位移的非接触在线测量     

用线阵CCD测定介质的吸收曲线

本文介绍了一种利用线阵CCD做探测器的透明介质吸收曲线测定仪器，利用计算机控制光谱采集和数据处理，方便快捷地测定透明介质的吸收曲线，实际应用于大学物理实验室，效果良好。     

基于线阵CCD传感器的图像采集系统设计

本图像采集系统采用高灵敏线阵CCD传感器,以DSP芯片TMS320F2812作为图像处理器,能迅速采集现场信息送回处理器作出相应处理。     

用线阵CCD测量颗粒尺寸分布的研究

线阵CCD器件的应用已相当广泛，文中介绍了一种以线阵CCD为接受器件的颗粒尺寸分布测量新方法。基于群体粒子的衍射理论，一般采用以环形光电管（SSPD）为接受器件、以矩阵迭代为反演手段的测量方法；而我们采用了以线阵CCD为接受器件、以shifrin变换为反演手段的新方法，线阵CCD能在小的衔射角范围内获取大量的数据，这为我们反演的准确和测量精度的提高提供了有力的保障。对几微米以上的实际样品测试实验表明：与目前以SSPD为接受器件的测量方法相比，峰值粒径测量的精度有所提高，其相对误差在3％左右，且该法仅需要很少的预知信息，此外测量的结果更为详细。     

基于线阵CCD的织物图像采集系统

介绍了线阵CCD传感特性和CCD驱动时序.设计了一个新颖的基于数字信号处理器DSP的线阵CCD驱动电路、CCD输出模拟信号采集和串行USB接口为一体的CCD织物图像传感及其数据采集系统.给出了该系统硬件原理图,分析了系统工作原理.该系统硬件线路简单可靠、性价比高,并配有与上位机通信的USB接口,能高速实时地将织物图像信息传送至上位PC计算机.     

光纤光谱仪的波长校正

随着人们对光谱测量仪器灵活性、微型化的要求,便携式光纤光谱仪在实际生产测量中的需求也越来越大,对其测量性能的要求也越来越高。根据光纤光谱仪的测量原理,利用波长与CCD探测器单元格一一对应的关系,提出了一种波长校正的方案,波长校准精度可以达到0.5nm,重复性达0.1nm。     

线阵CCD技术及其在非接触检测中的应用

论述了线阵CCD技术的特点及信号的处理方法 ,特别是对线阵CCD信号的二值化问题 ,提出了实现方法。结合这一技术在钢坯检测中的应用实例 ,进一步论述该技术在非接触检测中的具体应用     

谱线弯曲对成像光谱仪辐射信号采集的影响

为了研究谱线弯曲对棱镜色散成像光谱仪光谱辐射信号采集的影响。首先,给出探测器像元采集到的辐射能量的表达式。然后,结合复合棱镜的色散特性,在可见近红外光谱范围（400～1000nm）内,计算当光谱偏离量为0.01d、0.1d和0.5d（d为探测器像元尺寸）时系统采集到的辐射能量与没有谱线弯曲情况下系统采集到的辐射能量的归一化差值,衡量谱线弯曲下系统辐射测量的变化。结果表明：谱线弯曲引起的探测器上的光谱偏离导致系统辐射信号采集发生变化,与没有谱线弯曲的情况相比,采集到的景物辐射信号在大气吸收带的边缘出现明显的偏差,且信号的差值随光谱偏离量的增大而增大,当光谱分辨率提高时,一些较弱的吸收峰附近也会出现明显的信号偏差。对于光谱分辨率平均为10nm的成像光谱仪,谱线弯曲量应控制在0.3nm以内。     

CCD数字像元的合并方法及其应用

星载差分吸收光谱仪中的科学级帧转移型电荷耦合器件(CCD)通常使用四行像元合并(4-Binning)方法提升载荷的信噪比,但该方法仅能工作在目标光强较弱的环境。为使载荷适应目标光线较强的环境,设计了数字像元合并方法(4-AVR)来提升载荷的探测能力。考虑相对常规的4-Binning方法,4-AVR方法会产生CCD信号衰减现象,故对这一现象进行了理论分析,得到由于CCD读出速率导致的信号衰减系数为0.699。在实验室搭建了测试装置,验证了上述结果,结果表明,4-AVR方法下获取的CCD像素值相对于4-Binning方法获取的像素值的衰减系数为0.698,从而证实了理论分析的正确性。实验显示,使用这一系数可完成对4-AVR方式下获取的像素值的校正,从而实现两种方法的无差别化。将校正方法作为载荷一级数据处理的一部分,进行了大气痕量气体的反演测试。结果表明数字像元合并方法可保证大气痕量气体的反演精度,进一步验证了数字像元合并方法的可靠性。     

基于线阵CCD的微位移测量系统设计

提出了一种新的微位移测量的方法,该方法采用多次反射光学放大法对微小位移进行放大,用线阵CCD实现对物体位移前后光斑位置的采集,通过计算机将数据处理即可得到微小位移量。理论分析表明,该方案的测量精度可以达到2.8nm。     

五棱镜的运动误差对波前测量的影响

五棱镜使光束转向时,它的工作状态的改变会给测量带来一定的误差,分析了五棱镜由于机械运动引起的在三维方向有微偏角时使光束转向改变波前的复杂情况,计算机模拟实验证明了由机械运动引起的波前改变量是可分离的,以便减小五棱镜的运动误差对测量的影响,使五棱镜光束转向系统在测量中发挥最佳效能。     

红外傅里叶光谱仪的仪器线形函数及工程应用

提出了利用定量化的仪器线形函数对面阵傅里叶光谱仪像元进行光谱修正的方法。系统介绍了傅里叶光谱仪的仪器线形函数,结合仪器的自身特征建立了仪器线形函数模型,并利用MATLAB进行了仿真计算。通过理论计算给出了中心像元和边缘像元的激光光谱波峰之间的差值,其同实际值的相对误差均值仅为4.21%,修正后的边缘像元光谱准确度达到10-5量级。得到的结果从理论角度证明了利用仪器线形函数对面阵型傅里叶光谱仪进行光谱修正的有效性。最后从实际工程应用的角度出发,提出了针对面阵傅里叶光谱仪非中心像元光谱修正的方法。实验显示该方法具有很强的普适性,可在保证较高光谱准确度的基础上极大地提高光谱定标的效率,降低光谱定标的工作量。     

小型CCD光谱仪波长定标精度控制与影响分析

在光谱仪硬件性能基础上,波长定标是进一步引入误差的关键环节。若在定标方程系数固化过程中引入误差水平等同于像素采样误差,则在实际应用中波长测量误差就是在像素采样和波长定标方程计算环节上叠加引入2次误差,将造成测量误差的成倍扩大。以自主研制的小型光谱仪为基础,旨在通过数据分析研究波长定标环节中的影响因素,进而给出避免扩大误差的有效方法。所用的光谱仪在100μm狭缝下半峰全宽(FHWM)约为5 nm,像素波长间隔约为0. 45 nm,硬件系统的波长误差理论上为半像素波长间隔0. 225 nm。重点分析了测量噪声和峰位判定算法对定标精度的影响,并提出采用多次测量均值降噪结合高斯拟合峰位判定法来提高定标精度。与传统的直接极值法相比(定标方程均采用5次多项式),定标方程拟合残差的2倍标准差约为0. 1 nm,传统直接极值峰位判定法下,定标方程拟合残差的2倍标准差为0. 37 nm。通过研究,波长定标过程中的3个误差控制关键环节分别是测量噪声控制、峰位判定算法及最小二乘平差。通过选择适当的算法参数值,将波长定标拟合残差的标准差控制在约1/10 pixel波长间隔水平,充分体现了高斯拟合峰位判定算法的多像素统计优势。