CCD磁动式氧含量分析仪的分析与设计

介绍常见气体磁化率，利用氧气顺磁性，且磁化率明显高于其它气体的物理特性，分析磁动式测量混合气体中氧气含量的方案。通过在非均匀磁场悬挂一对充氮玻璃小球构成测量池；采用光杠杆对哑铃球扭转的角度信号进行放大，由CCD对光点位置信号进行探测，以提高分析仪灵敏度和精度；由NO、NO2的磁化率特性分析这两种气体对分析仪的影响，说明测氧仪的应用环境。通过对CCD像元值随气体氧含量、温度变化规律的分析，得出分析仪的分辨率可达0．048％以上；CCD像元值随氧含量变化、随温度变化基本呈线性关系，数据处理后可使仪器有较高的精度。     

磁动式氧含量分析仪的研制

对磁动式测氧仪的测量池、光路和数据采集系统进行了研究。从气体磁性推导出了哑铃球在非均匀梯度磁场中受到的转动力矩公式,给出测量池系统的设计方案,采用镀银刻蚀方案实现哑铃球系统的转动阻尼,分析了非均匀梯度磁场系统的技术要求。介绍线阵CCD光点位置探测光路和CCD数据采集与处理电路系统。为满足仪器定标、温度补偿和校正的需要,设置了五个功能按键,列表说明其功能。给出了仪器的校正方案和检测数据。实验结果表明:仪器在不同的温度点测量精度均可达0.2%以上,仪器的温度补偿性能、精度和稳定性达到了设计要求。     

双CCD比色测温系统研究

介绍了比色测温的基本原理.建立了一套基于比色测温的双CCD测温系统.该系统采用双CCD采集两种不同波长下温度场的红外图像,CCD将采集到的图像传输到PC机进行图像处理,提取处理后不同波长下的灰度图像的像素值,应用比色测温原理计算被测目标温度.采用白炽灯钨丝作为研究对象验证本测温系统,对钨丝温度场分布图像作了处理和分析.通过实验验证了比色测温方法和测温系统的有效性.     

光谱成像仪CCD组件的稳态/瞬态热分析与验证

针对光谱成像仪CCD器件温度过高产生的热噪声和暗电流会导致成像质量下降,对CCD组件进行了稳态/瞬态热分析。采用有限元数值分析方法,建立了CCD组件传热的数值模型。根据CCD组件的结构特点和导热路径,应用有限元热分析软件IDEAS-TMG建立了有限元热分析模型,在给定温度边界条件下对CCD组件进行了稳态和瞬态仿真分析。给出了CCD组件的热响应性能、组件中关键部件的稳态温度分布云图以及随时间变化的瞬态温度曲线。稳态分析结果表明,CCD器件工作过程中的平均温度水平为27.1℃;瞬态分析结果表明CCD器件在工作时的升温速率为2.5℃/min,最高温度为37.8℃。验证试验结果与数值分析结果吻合较好,验证了数值分析的正确性和温度预示的有效性。稳态试验过程中CCD器件的温度为26.8℃,瞬态试验过程中温升速率为2.4℃/min。所获得的稳态和瞬态分析结果能够满足热控指标要求,为提高CCD组件的可靠性和热设计优化提供了理论依据。     

高分辨力遥感相机CCD采样位置自适应补偿技术

由于受温度变化的影响,高分辨力遥感相机焦平面CCD采样信号的相位会发生变化,采样位置的温度漂移会严重影响图像的信噪比、动态范围等,甚至会造成图像无法正常显示。为了解决采样位置随温度漂移的问题,对高分辨力遥感相机CCD采样位置进行了自适应补偿设计,首先对CCD采样信号的初始位置进行精密调节,然后设计了自适应补偿电路,通过对功耗的控制使各驱动芯片温度基本一致,CCD信号与采样信号在温度变化上具有跟踪性,在动态上保证CCD信号采样位置的准确性,从而保证图像信噪比的稳定性。实验表明,利用该方法,相关双采样信号的初始位置调节精度小于0.039 ns;在卫星在轨温度范围内,相关双采样信号延时最大值为0.46 ns,保证了相机的高质量成像,满足航天应用需要。     

基于CCD的在线厚度测量方法研究

基于光学三角法的测量原理,采用CCD作为光电转换器件,根据成像于CCD上的像点的位移变化来实现物体厚度或微位移变化的测量方法,具有高精度、高灵敏度等优点.该方法能够实现在线动态检测和非接触测量.     

高速CCD激光位移传感器

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、7 500像元的高速线阵CCD、转换速率达40 MHz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.系统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A/D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,满足高速测量的需要.实验结果表明,数据转换速率可达40 M,最小采样间隔时间为0.1 ms,位移分辨率为0.01 mm,重复性为0.01 mm.     

阻尼层对自由阻尼处理结构的影响

在表面阻尼处理结构中,介绍了描述普通的阻尼层材料的贮能模量以及损耗因子随温度变化的规律,建立了自由阻尼处理梁的结构损耗因子的计算公式.通过数值计算揭示了自由阻尼处理梁的耗散特性.通过改变温度、阻尼层厚度、敷设纤维材料等不同的方法达到改变损耗因子的目的,给出了在不同条件下通过数值计算得出的结论,并比较这几种不同的方法对损耗因子的改变有何不同.     

重心算法确定CCD像点位置的硬件实现

重心法是一种高精度的CCD像点位置提取算法，但由于需要处理的数据量很大，一般用硬件很难实现高采样率和实时性。在CCD光电精密在线测量系统的数据采集处理中，采用高速A／D和DSP芯片设计CCD测厚系统的硬件处理电路，给出了详细的硬件处理电路和软件设计方法，用硬件实现了对CCD信号的细分和重心算法处理，解决了一般情况下系统无法做到的高采样率和实时性问题，大大提高了系统的测量精度和实时性。     

光谱成像仪CCD组件的热分析及验证

光谱成像仪是集多光学通道和多探测器于一身的复杂的空间光学遥感器,其成像器件CCD热设计的好坏直接关系成像的质量.本文根据CCD组件具有体积小、发热量高、升温速度快等特点,提出了CCD组件的热设计原则,解决了热设计中的关键问题,给出了相应的热设计方案.按照CCD器件的导热路径,通过简化的热阻分析模型,计算得出了CCD器件的沿程总热阻为1.291 ℃/W.应用IDEAS-TMG对此组件进行了仿真分析,分析显示其达到了热控设计的指标要求.最后对热设计方案进行了试验验证,结果表明,热设计中采用的热控方法有效控制了CCD组件工作过程中的温度过高及温升速率过快的缺点,其升温速率为0.6 ℃/min,两次试验中最高温度分别为33.6 ℃和26.2 ℃.