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CCD图像传感器不同敏感时刻的单粒子效应仿真模拟
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作者 李传洲 王祖军 +2 位作者 蒋镕羽 杨鑫 尹利元 《原子能科学技术》 北大核心 2025年第8期1727-1733,共7页
作为重要的光电成像器件,电荷耦合器件(CCD)图像传感器广泛应用于天文观测、医学成像、航空航天以及工业检测等领域。在空间辐射环境中,CCD设备面临着多种高能粒子的威胁,这些粒子可能导致瞬态或永久性的辐射损伤,从而显著影响航天器的... 作为重要的光电成像器件,电荷耦合器件(CCD)图像传感器广泛应用于天文观测、医学成像、航空航天以及工业检测等领域。在空间辐射环境中,CCD设备面临着多种高能粒子的威胁,这些粒子可能导致瞬态或永久性的辐射损伤,从而显著影响航天器的成像性能。本工作以CCD像素结构为对象,通过建立CCD图像传感器像素单元的物理模型以及单粒子辐照损伤效应模型,针对CCD图像传感器在不同工作阶段和敏感时刻的特征,包括复位、光生电荷的转移与存储,进行了暗电流、电势和电子浓度的瞬态变化规律仿真模拟。结果表明,高能粒子破坏了像素单元的势阱区域耗尽区,电荷的转移与存储阶段更易受到单粒子瞬态效应的影响,其中对光电荷收集区域的影响相对较大。该仿真研究从像素层面为揭示CCD图像传感器单粒子辐照损伤效应机理提供了理论依据。 展开更多
关键词 ccd图像传感器 单粒子效应 敏感时刻
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基于PLD的CCDSensor驱动逻辑设计
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作者 王骁男 谭嵩 冯颢 《现代电子技术》 2009年第22期198-199,202,共3页
在分析面阵CCD图像传感器驱动时序的基础上,提出一种基于PLD(可编程逻辑器件)的新型面阵CCD驱动逻辑的设计方法,旨在改善实时图像采集系统的设计流程,提高系统的性价比和采集图像的质量。克服通常单片机驱动方式的频率低、速度慢的弱点... 在分析面阵CCD图像传感器驱动时序的基础上,提出一种基于PLD(可编程逻辑器件)的新型面阵CCD驱动逻辑的设计方法,旨在改善实时图像采集系统的设计流程,提高系统的性价比和采集图像的质量。克服通常单片机驱动方式的频率低、速度慢的弱点,充分发挥PLD器件的高度灵活性、天然的并行性和快速成型等特点。针对Sony公司的面阵CCD芯片ICX285AL,利用Altera公司的CPLD芯片EPM3256AQC208和大型仿真设计工具QuartusⅡ8.0 s完成驱动逻辑设计、仿真,并且已经将该方法成功应用于工业摄像头的设计和研制过程中,获得良好的效果。 展开更多
关键词 可编程逻辑器件 ccd图像传感器 驱动电路 逻辑设计
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基于LED点光源的星上相对辐射定标方法研究
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作者 司孝龙 黄文薪 +7 位作者 张黎明 乔延利 石志诚 石栋梁 练敏隆 徐伟伟 钱坤 李鑫 《光子学报》 北大核心 2025年第6期57-69,共13页
针对多片CCD拼接面阵相机在轨运行过程中面临的相对辐射定标与图像非均匀性校正应用需求,提出一种基于LED点光源组件的星上相对辐射定标方法。基于点光源辐照度平方反比定律的理论基础,利用固定位置空间分布的稳定光源作为辐射参考基准... 针对多片CCD拼接面阵相机在轨运行过程中面临的相对辐射定标与图像非均匀性校正应用需求,提出一种基于LED点光源组件的星上相对辐射定标方法。基于点光源辐照度平方反比定律的理论基础,利用固定位置空间分布的稳定光源作为辐射参考基准,通过构建包含实验室比对测量标定、在轨定标系数校正和性能验证的完整技术体系,实现遥感载荷全生命周期相对辐射定标监测及校准。通过实验室LED点光源组件光谱辐照度空间分布特征分析,建立点光源光强空间分布与光谱辐照度之间的关系,计算出点光源组件到达像面位置的光谱辐照度空间分布,结合高均匀性积分球光源相对辐射定标比对测量,得到点光源组件的相对辐射定标空间分布系数,入轨后进一步对相对辐射定标系数进行校正后,构建了一种星上相对辐射定标和非均匀校正算法。实验室测量了不同驱动电流点光源成像位置的辐照度分布,比值分布的相对标准偏差≤0.05%,验证了其分布不随电流高低变化的特性。利用不同积分时间(8~16 ms)影像数据模拟对地不同地表反射率成像状态,对本文提出的算法应用效果进行验证,校正后影像非均匀性显著改善,通过广义噪声法评估校正前后的非均匀性提升效果,8 ms积分时间由1.75%降至0.97%,12 ms积分时间由1.55%降至0.89%,16 ms积分时间由2.28%降至1.28%。依据不同波段能级分布与驱动电流间对应关系,采用多LED及能级组合的定标控制策略,可实现宽谱段多能级有效辐射能量输入。系统性能测试显示,连续30 min连续重复开关LED点光源稳定性优于0.08%,总剂量辐照试验后各波段能量变化小于1%,满足在轨应用要求。本方法为遥感载荷在轨实时辐射校正提供了有效解决方案。 展开更多
关键词 遥感与传感器 相对辐射定标 星上定标 ccd遥感器 非均匀性校正
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航天用图像传感器研究现状及发展趋势
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作者 刘昌举 焦金龙 +3 位作者 王振 蒋祥倩 杨洪 吕玉冰 《航天返回与遥感》 北大核心 2025年第3期61-73,共13页
相比于民用图像传感器,航天用图像传感器需要更高的精度、稳定性、可靠性和耐久性,需要适应极端的环境条件,如温度、压力和辐射等,所需材料特殊、结构复杂。近年来,航天用图像传感器取得了卓越的进步和发展,为大量航天任务进行光学测量... 相比于民用图像传感器,航天用图像传感器需要更高的精度、稳定性、可靠性和耐久性,需要适应极端的环境条件,如温度、压力和辐射等,所需材料特殊、结构复杂。近年来,航天用图像传感器取得了卓越的进步和发展,为大量航天任务进行光学测量提供了基础,被称为现代信息系统捕捉图像的“视网膜”。文章聚焦于航天用图像传感器,通过综合国内外文献和相关报道,着重介绍了CCD图像传感器和CMOS图像传感器(CIS)在航天遥感中的对地观测、对空观测以及航天器控制等应用方向的研究现状,探讨了航天用图像传感器所面临的挑战和发展趋势。 展开更多
关键词 航天遥感 ccd图像传感器 CMOS图像传感器
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拱坝变形自动监测悬丝式高精度光电倾角传感器研究
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作者 刘弹 姚孟迪 +6 位作者 李向前 师义成 屈凯 李川 卫栋梁 杨青 李燚 《应用光学》 北大核心 2025年第4期895-902,共8页
针对大型拱坝链式三维变形测量系统的需求,确定了倾角传感器的技术指标,研究了基于悬丝的高精度光电倾角传感器方案。利用非相干准直光束形成测量光场,将悬丝的阴影光斑经过光学系统放大,形成清晰的影像,投影到线阵CCD(chargecoupleddev... 针对大型拱坝链式三维变形测量系统的需求,确定了倾角传感器的技术指标,研究了基于悬丝的高精度光电倾角传感器方案。利用非相干准直光束形成测量光场,将悬丝的阴影光斑经过光学系统放大,形成清晰的影像,投影到线阵CCD(chargecoupleddevice);根据光斑位置测量原理,得到阴影光斑的位移值,反求出测点的倾角值;同时,针对长周期的现场运行需求,设计了二维高精度光电倾角传感器结构。测试结果表明:传感器的分辨率和量程指标满足设计要求,可实现量程3093"、精度0.432"的高精度倾角测量。 展开更多
关键词 拱坝 三维变形 链式测量 线阵ccd 倾角传感
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基于CCD传感器的球罐焊接机器人焊缝跟踪 被引量:21
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作者 王军波 孙振国 +4 位作者 陈强 纪萌 蒋力培 焦向东 薛龙 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第2期31-34,共4页
主要研究以轮式移动机器人为本体的球罐焊接机器人的焊缝跟踪问题。轮式移动机器人本体难以实现实时、准确的运动轨迹控制 ,而球罐焊接工艺要求焊炬必须精确地沿焊缝以恒定的焊接速度焊接。为解决这一矛盾 ,本文首先设计了在一定运动约... 主要研究以轮式移动机器人为本体的球罐焊接机器人的焊缝跟踪问题。轮式移动机器人本体难以实现实时、准确的运动轨迹控制 ,而球罐焊接工艺要求焊炬必须精确地沿焊缝以恒定的焊接速度焊接。为解决这一矛盾 ,本文首先设计了在一定运动约束条件下的轮式机器人本体与焊炬运动机构 ,建立了基于双CCD传感器的焊缝路径检测系统。在对轮式移动机器人在球罐表面移动时的运动学分析基础上 ,建立了机器人本体在一定误差范围内跟踪焊缝的控制模型 ,并设计了相应的控制策略。根据机器人与焊炬之间的运动约束关系 ,提出了焊炬位置实时精确的跟踪控制策略。现场工艺试验表明 ,所研制的球罐焊接机器人焊炬跟踪精度可达± 0 .5mm 。 展开更多
关键词 球罐焊接 ccd传感器 轮式移动机器人 焊缝跟踪
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激光辐射CCD的破坏机理分析 被引量:44
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作者 钟海荣 陆启生 +2 位作者 文铁峰 刘泽金 许晓军 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 1998年第4期537-542,共6页
研究了国内外关于激光辐照CCD及其相似材料结构导致的各种效应,特别是软硬破坏效应,给出了各种破坏的阈值及实验方式;对各种破坏机理及理论模型进行了对比分析。
关键词 光电探测器 ccd 激光辐照 破坏机理
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激光对CCD及CMOS图像传感器的损伤阈值研究 被引量:41
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作者 林均仰 舒嵘 +2 位作者 黄庚华 方抗美 闫志新 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2008年第6期475-478,共4页
针对激光对CCD及CMOS图像传感器的干扰损伤进行了理论分析和实验研究.实验测量出常压及真空条件下1064nm激光对CCD及CMOS图像传感器的干扰阈值、损伤阈值及完全损坏阈值.实验结果表明,CCD或CMOS图像传感器的各种阈值在常压和真空两种不... 针对激光对CCD及CMOS图像传感器的干扰损伤进行了理论分析和实验研究.实验测量出常压及真空条件下1064nm激光对CCD及CMOS图像传感器的干扰阈值、损伤阈值及完全损坏阈值.实验结果表明,CCD或CMOS图像传感器的各种阈值在常压和真空两种不同条件下的差别不明显.实验结果还显示,无论在常压还是在真空条件下,CCD比CMOS更容易受到激光的干扰和损伤甚至严重损坏;而CMOS相机具有很好的抗干扰和抗损伤能力. 展开更多
关键词 激光干扰 ccd图像传感器 CMOS传感器 损伤阈值 激光
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高速CCD激光位移传感器 被引量:53
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作者 陈骥 王鑫 +1 位作者 曹久大 周兆丰 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第4期611-616,共6页
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... 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。 展开更多
关键词 激光传感器 ccd传感器 线阵ccd 数字信号处理器 高速数据采集
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CMOS图像传感器与CCD的比较及发展现状 被引量:21
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作者 宋勇 郝群 +1 位作者 王涌天 王占和 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第z2期387-389,共3页
本文从读取方式、集成性等多角度对 CMOS图像传感器和 CCD作了比较 ,并介绍了 CMOS图像传感器和 CCD技术的发展现状 ,指出了
关键词 CMOS图像传感器 ccd 有源像素传感器
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线阵CCD传感器检测铁路轨道不平顺状态 被引量:9
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作者 高晓蓉 王黎 +1 位作者 赵全轲 王泽勇 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2002年第3期50-53,71,共5页
介绍一种利用光电技术动态检测轨道不平顺的方法,装置安装在运营机车上,由线阵CCD 传感器、红外线光源、轨道检测单元板、数据转储器和地面微机处理系统等部分组成。阐述了直接测量法原理、硬件电路、浮动二值化以及双CCD的并行驱动采集... 介绍一种利用光电技术动态检测轨道不平顺的方法,装置安装在运营机车上,由线阵CCD 传感器、红外线光源、轨道检测单元板、数据转储器和地面微机处理系统等部分组成。阐述了直接测量法原理、硬件电路、浮动二值化以及双CCD的并行驱动采集,并给出了现场试验结果、检测曲线和故障点照片。该装置稳定可靠、数据准确率高,可对轨道状态进行定量分析和定性评价。 展开更多
关键词 ccd传感器 不平顺测量 铁路轨道
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TDI-CCD图像传感器的噪声分析与处理 被引量:51
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作者 李云飞 李敏杰 +1 位作者 司国良 郭永飞 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第8期1196-1202,共7页
为提高TDI-CCD的工作性能,根据TDI-CCD器件的工作原理,较完整地分析了TDI-CCD图像的噪声组成,给出了其噪声的详细分类。TDI-CCD的噪声主要来自两个方面,一个是TDI-CCD器件本身所固有的噪声,如霰粒噪声、非均匀性噪声、暗电流噪声、固定... 为提高TDI-CCD的工作性能,根据TDI-CCD器件的工作原理,较完整地分析了TDI-CCD图像的噪声组成,给出了其噪声的详细分类。TDI-CCD的噪声主要来自两个方面,一个是TDI-CCD器件本身所固有的噪声,如霰粒噪声、非均匀性噪声、暗电流噪声、固定图形噪声、转移噪声等,另一个是TDI-CCD工作过程中的各种噪声干扰,如复位噪声和1/f噪声等。根据各种噪声的特点,提出了相应的噪声处理技术,并针对KTC噪声,给出了双相关采样电路处理方式,提高了器件的信噪比,输出信噪比达到53.8 dB。 展开更多
关键词 TDI-ccd 图像传感器 暗电流噪声 KTC噪声 相关双采样
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基于CCD传感器的智能车辆控制系统设计 被引量:7
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作者 付永领 付剑 +1 位作者 张晔 陈曦 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2010年第2期82-85,共4页
针对智能车辆控制系统的高速度、高精度的特点,结合CCD传感器获取的路径信息,设计了一种智能控制方案。采用变速积分PID算法快速跟踪并控制智能车辆的速度,实现柔性加减速;采用参数自整定模糊控制算法精确的控制舵机的转向,实现柔性转... 针对智能车辆控制系统的高速度、高精度的特点,结合CCD传感器获取的路径信息,设计了一种智能控制方案。采用变速积分PID算法快速跟踪并控制智能车辆的速度,实现柔性加减速;采用参数自整定模糊控制算法精确的控制舵机的转向,实现柔性转弯。实验结果表明:该控制系统集高鲁棒性、灵活性和可扩展性于一体,提升了自主运行的快速性和稳定性,并有效地解决了图像采集技术的误差和干扰。 展开更多
关键词 ccd传感器 车辆控制系统 模糊控制 变速积分PID
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基于时间参考点的差动式线阵CCD位移传感器 被引量:5
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作者 付敏 彭东林 +2 位作者 鲁进 陈锡侯 郑方燕 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第4期956-962,共7页
为了将线阵CCD应用于实际工程的大尺寸位移测量,利用线阵CCD像元空间与输出时间的对应关系,提出了一种差动式测量的线阵CCD位移传感器测量系统。分析了线阵CCD位移测量存在的问题,结合线阵CCD中像元空间与驱动脉冲之间的对应关系,提出... 为了将线阵CCD应用于实际工程的大尺寸位移测量,利用线阵CCD像元空间与输出时间的对应关系,提出了一种差动式测量的线阵CCD位移传感器测量系统。分析了线阵CCD位移测量存在的问题,结合线阵CCD中像元空间与驱动脉冲之间的对应关系,提出一种以时间为参考点的差动式测量方法。该方法用两个空间上对齐、时间上错开半个积分周期的线阵CCD检测透光挡板上等间距分布的透光光线的位置变化;通过计算两个CCD上输出光信号的时间差,用匀速扫描测量原理实现对空间位移的测量。用雷尼绍激光干涉仪对所研制的线阵CCD位移传感器进行了校准,结果显示:在有效测量范围(600.05mm)内,经过修正后的测量误差可控制在±2μm以内,验证了用差动法实现线阵CCD大尺寸精密位移测量的可行性。 展开更多
关键词 光电式传感器 ccd位移传感器 时间参考 位移测量
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基于CCD图像传感器的高温场测量仪设计与实现 被引量:11
15
作者 彭小奇 严军 孙元 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第3期354-358,共5页
设计并实现了一种由彩色CCD、图像采集卡、计算机和测量软件组成的高温场测量仪。该测量仪利用比色测温原理计算并显示高温辐射体的表面温度场分布,通过自动调节进光量扩大CCD测温范围,利用黑体炉标定实验校正CCD光谱响应特性非理想带... 设计并实现了一种由彩色CCD、图像采集卡、计算机和测量软件组成的高温场测量仪。该测量仪利用比色测温原理计算并显示高温辐射体的表面温度场分布,通过自动调节进光量扩大CCD测温范围,利用黑体炉标定实验校正CCD光谱响应特性非理想带来的测温误差,构建辐射能衰减补偿器对受烟雾干扰的测温结果进行补偿校正。对工业现场进行测试,最大绝对误差为13.6 K,最大相对误差为1.42%,平均每幅辐射图像计算时间为0.127 s。测试结果表明,该测量仪具有较高的精确性和可靠度,符合工业生产对高温检测的要求。 展开更多
关键词 软测量 高温检测 比色测温 图像处理 彩色ccd 温度场分布
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CCD像面旋转引起的脱靶量误差及检测方法 被引量:6
16
作者 龙华伟 沈湘衡 马军 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 2003年第6期607-611,共5页
分析了光电测量设备电视系统的CCD传感器像面旋转这个普遍存在的问题所带来的脱靶量测量误差,建立了一些相关的数学模型,并且讨论了在不同像面旋转角情况下的误差变化规律。简要地介绍了这种测量误差的检测方法以及修正方法。实际检验表... 分析了光电测量设备电视系统的CCD传感器像面旋转这个普遍存在的问题所带来的脱靶量测量误差,建立了一些相关的数学模型,并且讨论了在不同像面旋转角情况下的误差变化规律。简要地介绍了这种测量误差的检测方法以及修正方法。实际检验表明,上述方法不仅能很好地修正CCD传感器像面旋转所引起的脱靶量测量误差,显著提高电视系统脱靶量测量精度,而且对于红外电视测量系统也是同样适用的。 展开更多
关键词 脱靶量 误差修正 ccd传感器 检测方法 电视测量系统 光电测量设备 像面旋转
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线阵CCD图像传感器的数据采集及其电路设计 被引量:7
17
作者 徐富新 申冬玲 +2 位作者 吴承德 刘蓓蓓 何继善 《湖南师范大学自然科学学报》 CAS 北大核心 2007年第2期51-55,共5页
介绍了线阵CCD图象传感器TCD1251UD的数据采集系统的构成及设计方案,给出了CCD驱动脉冲产生电路的设计思想和实现过程,通过Quartus软件进行了仿真验证,同时还设计了CCD输出信号的调理电路、D/A转换电路,并利用单片机AT89C52实现了数据采集.
关键词 ccd 图像传感器 数据采集 驱动电路 仪表放大器 TCD1251UD
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线阵CCD图象传感器的焦平面光学拼接 被引量:9
18
作者 沈忙作 陈旭南 +1 位作者 王晋 马文礼 《光电工程》 CAS CSCD 1991年第2期1-7,共7页
光学拼接法可将若干个线阵CCD图像传感器首尾相接拼成一个象元数目很大的CCD探测部件。本文介绍一种立方棱镜分光、机械微调的光学拼接方法的原理,拼接要求,设计特点,以及拼接的结果。
关键词 ccd 图象传感器 光学拼接 焦平面
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基于彩色CCD的比色测温校正方法 被引量:25
19
作者 孙元 彭小奇 唐英 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第1期49-54,共6页
基于彩色CCD的比色测温技术是当前高温测量领域中的研究热点之一。被测物体的发射率随辐射波长变化以及CCD光谱响应特性非理想是该方法的主要误差来源。通过对比色测温原理和CCD成像原理的分析,提出了含有发射率校正系数和CCD响应带宽... 基于彩色CCD的比色测温技术是当前高温测量领域中的研究热点之一。被测物体的发射率随辐射波长变化以及CCD光谱响应特性非理想是该方法的主要误差来源。通过对比色测温原理和CCD成像原理的分析,提出了含有发射率校正系数和CCD响应带宽校正系数的比色测温公式,以减少CCD光谱响应特性非理想和被测辐射体发射率变化带来的测量误差。提出利用黑体炉实验标定CCD响应带宽校正系数a、b,利用现场实验标定发射率校正系数c。实验表明,本方法能有效地减小测温误差,具有较强的实用性。 展开更多
关键词 ccd电荷耦合器件 温度场测量 比色测温原理
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双CCD视觉传感器的建模及优化设计 被引量:15
20
作者 颜树华 吕海宝 +2 位作者 周卫红 杨华勇 罗伍胜 《光电工程》 EI CAS CSCD 2000年第4期30-34,共5页
依据几何成象原理建立起双 CCD视觉传感器坐标测量的数学模型 ,导出其有效视场的计算公式 ,并分析了有效视场、坐标测量精度和传感器结构参数之间的关系。综合导出的公式及设定的判据 ,编制出相应的优化设计软件。由计算结果发现 ,当给... 依据几何成象原理建立起双 CCD视觉传感器坐标测量的数学模型 ,导出其有效视场的计算公式 ,并分析了有效视场、坐标测量精度和传感器结构参数之间的关系。综合导出的公式及设定的判据 ,编制出相应的优化设计软件。由计算结果发现 ,当给定有效视场及各结构参数的测量误差值时 ,可寻求该传感器的最优结构布局 ,使坐标测量精度最佳。 展开更多
关键词 ccd视觉传感器 立体视觉 优化设计
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