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1、2005年第4期 工业仪表与自动化装置·65·国外CCD检测技术在工业中的应用与发展刘 征,彭小奇,丁 剑,唐 英(中南大学物理科学与技术学院,湖南长沙410083) 摘要:CDD图像传感器以其光谱响应宽、动态范围大、灵敏度和几何精度高、噪声低、便于进行数字化处理和与计算机连接等优点,在工业测控中得到广泛应用。该文简要介绍了CCD图像传感器的检测原理和它在工业检测中的应用现状,分析了现有CCD检测技术在应用中存在的问题和局限,指出了CCD传感器在工业检测应用中的发展方向。关键词:CCD;检测技术;图像传感器中图分类号:TP274.5 文献标识
2、码:A文章编号:100020682(2005)0420065205TheapplicationanddevelopmentofCCDmeasurementtechnologyinforeignindustrialfieldsLIUZheng,PENGXiao2qi,DINGJian,TANGYing(CollegeofPhysicsScience&TechnologyunderCentralSouthUniversity,HunanChangsha410083,China)Abstract:TheCCDimagesensorshavebeenwidelyusedinindu
3、strialprocessmeasurementandcontrolsystemsowingtotheirwidespectralresponse,widedynamicrange,highsensitivityandgeometricprecision,lownoiseandconveniencefordigitalprocessingandconnectingcomputers.ThepapergivesabriefintroductionaboutthemeasuringprincipleoftheCCDimagesensoranditsapplicationstat
4、usinindustrialmeasurements.Somedifficultiesandlimitationsexistinginitsapplicationareanalysedandthetrendofitsapplicationispoint2edout.Keywords:CCD;measurementtechnology;imagesensor可以长时间工作于恶劣环境、便于进行数字化处理0引 言和与计算机连接等优点,在图像采集、非接触测量和 电荷耦合器件(ChargeCoupleDevice,CCD)是一实时监控方面得到了广泛应用,成为现代光电子学种以电荷为信
5、号载体的微型图像传感器,具有光电和测试技术中最活跃、最富有成果的研究领域之[1,3]转换和信号电荷存储、转移及读出的功能,其输出信一。号通常是符合电视标准的视频信号,可存储于适当1CCD传感器的检测原理的介质或输入计算机,便于进行图像存储、增强、识[1]别等处理。CCD是由光敏单元、输入结构和输出结构等组自CCD于1970年在贝尔实验室诞生以来,CCD成的一体化的光电转换器件,其突出特点是以电荷技术随着半导体微电子技术的发展而迅速发展,作为信号载体,其基本工作原理见文献[4,5]。当入CCD传感器的像素集成度、分辨率、几何精度和灵敏射光照射到CCD光敏单元上时,光敏单元中将
6、产生度大大提高,工作频率范围显著增加,可高速成像以光电荷Q,Q与光子流速率Δn0、光照时间TC、光敏[2]满足对高速运动物体的拍摄,并以其光谱响应宽、单元面积A成正比,即:动态范围大、灵敏度和几何精度高、噪声低、体积小、Q=ηqΔn0ATc(1)重量轻、低电压、低功耗、抗冲击、耐震动、抗电磁干其中η为材料的量子效率;q为电子电荷量。扰能力强、坚固耐用、寿命长、图像畸变小、无残像、CCD图像传感器的光电转换特性如图1如示,其中横坐标为照度,lx.s;纵坐标为输出电压,V0在非饱 收稿日期:2004-12-29和区满足:基金项目:国家自然科学基金资助课题(50374079);
7、高等学校博τf(s)=d1s+d2(2)士学科点专项科研基金资助课题(20030533008)。作者简介:刘征(1979-),女,湖南省益阳市人,硕士,研究方向式中,f(s)为输出信号电压(V);s为曝光量(lx.s);为信号和信息处理。d1为直线段的斜率(V/lx.s),表示CCD的光响应©1994-2006ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net·66·工业仪表与自动化装置
