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《线阵ccd光积分时间的智能控制技术及其应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、线阵CCD光积分时间的智能控制技术及其应用一o第l7卷第6朗1996篮应用光学vol_17.NO.61996线阵CCD光积分时间的智能控制技术及其应用世映弋^(中国科学豌光电技术研究所,成都.610209)4_'【摘要】.本文提出一种新型线阵CCD驱动电路的设计方法.可牲在不改变系统工作主频的情况下,连续地改变CCD的光积分时阿,并且可通过计算机接口实理智能调整.此项技术已成功地应用于热扎线材外径曲线检测倥中,控制鼓果极其INTELLIGENTCoNTRoLTECHNIQUEANDITSAPPLIC
2、ATIoNFoRLINEARARRAYCCDLIGHTINTEGRATINGTIMEYangShiiaong(InstltrteofOptic*~.Electronces,AcademiaSinica,Chengdu,610209)AbatFactlAdea姬nmethodofan@wlineararrayCCDdrivingschemeisde-scribed,whichCanbeusedtoCOntinuouslychangetheIight[ntegratingtimeofCCDandimpl
3、ementan[nt~l1.墙~ntadjustmeritthroughacomputerinterfacewith—outthechangeofsystemoperationalmain~~nquency?Thetechinquehasbeenja._cessfu】Iyusedinanin—linetesterformeasuringtheouterdLaⅡ】eterofhot--re]ledLwire?Keywords,CCDdriver,jnlegratingtired?lnte山EentCo
4、ntqol,in--linetest.1前宫线阵CCD器件在各种非接触测量中用得极为广泛,在不同的应用场合,对光积分时间长短的要求差别很大,从几百微秒到几百毫秒不等.传统线阵CCD驱动器太都采用计数分频的方法产生CCD所需要的各种驱动信号,积分时间的改变通常是通过跳线改变系统主频或者计数器的初始预置值来实现,使用起来不够灵活,况且系统主频改变后对模拟通道的处理会带来影响.而计数初值的改变会对驱动波形的产生造成影响.不能实现宽范围的积分时间调整.本文提出了一种新型线阵CCD驱动电路的设计方法.该设计首
5、先保证系统工作主频不变,从而使信号处理电路的参数,频带,信噪比等指标均不受影响.然后通过基本计数单元产生CCD27工作所需的是基本波形,保证CCD工作不受影响.而积分时间的改变是通过附加的计数延时电路控制的,对CCD驱动信号的形成不会造成任何影响.通过计算机接口电路,还可以实现积分时间的智能控制.此智能CCD驱动器已成功地用于热轧线材外径的在线检测,取得了令人满意的控制效果.2线阵CCD工作原理及驱动波形CCD是一种半导体器件,由一系列相邻的MOS(金属一氧化物一半导体)存储单元组成.在外界光照条件
6、下,能够产生电荷,并存储在MOS存储单元里,产生电荷的多少与人射光的强度和照射时间成正比.在一定外加电压驱动下,CCD中存储的电荷可以一个接着一个地顺序移动,通过轱出放大器在CCD赣出端就产生了与存储电荷成正比的输出电压.基于这种原理,CCD可以作为光电擐测元件,并已经在各种光电测量技术中得到了广泛的应用.下面以美国仙童公司生产的CCD143A为例说明CCD的驱动方法.CCD143A是一种2048像元的线阵CCD器件,最高工作频率为20MHz.动态范围为7500,1,视频信号分为奇,偶两路输出.当采
7、用内部复位电路和内部采样一保持电路时,CCD143A所嚣要的驱动时钟有两个:转移时种和输出时钟o,其驱动波形如图1所示.——罾———f声蓥丑岛固lCCDI43A驱动信号波形固由图l可见,在一个o周期中,有效像元加上无效像元,隔离单元,暗参考和白参考,每路信号的最少像元数为3.041个,两路28信号共2082个,一个周期占两个德元周期.因此,CCD143A的最小积分时间为2082个像元周期.如皋小于这个时同,就会造成上一次数据还未读完,就开始下一个读周期的现象,使输出信号产生失真.电的周期也就是CCD
8、的积分时间,积分时间越长,CCD中积累的电荷越多,输出信号幅度越大.为了提高系统探测能力,常常需要增加CCD的积分时间,这可以通过两种方法实现t第一种是增加一个.l周期中的时钟个数I第二种方法是降低像元读出速率.但是-当像元速率改变后,CCD输出信号处理电路中的器件参数如箝位电容,滤波电容等参数敢必须跟着改变,否则会降低输出信号量.因而不是一种好的方法.最好的方法是不改变像无输出速率,而是通过改变周期中的时钟个数来改变CCD的积分时间.下面将要舟绍的智能CCD驱动电路
