光电检测实验报告

实验名称：线阵CCD原理及应用           

                        实验

实验者：

实验班级：

实验时间：

指导老师：

一、实验目的

①、掌握用双踪迹示波器观测二相线阵CCD驱动器各路脉冲的频率、幅度、周期和相位关系的测量方法。

②、通过测量CCD驱动脉冲之间的相位关系，掌握二相线阵CCD的基本工作原理。

③、通过测量典型线阵CCD的输出脉冲信号与驱动脉冲的相位关系，掌握CCD的基本特征。

二、实验内容

1、CCD驱动频率观测；

2、积分时间测量。

三、实验仪器

1、双踪同步示波器（20MHz以上）               1台

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《光电系统课程设计》

实验报告

班级：

  学号：

姓名：

20##年 12 月

实验一 线阵CCD原理及驱动

一、   实验目的

1.掌握本实验仪的基本操作和功能。

2.掌握用双踪迹示波器观测二相线阵CCD驱动脉冲的频率、幅度、周期和各路驱动脉冲之间的相位关系等的测量方法。

3.线阵CCD驱动脉冲的时序和相位关系观测，掌握二相线阵CCD的基本工作原理，尤其是复位脉冲在CCD输出电路中的作用；转移脉冲与驱动脉冲间的相位关系，掌握电荷转移的过程。

二、   实验所需仪器设备

1.双踪迹同步示波器（带宽50MHz以上）一台。

2.彩色线阵CCD多功能实验仪YHCCD－IV一台。

三、   实验内容及步骤

1.实验预备

1） 首先将示波器地线与实验仪上的地线连接良好，并确认示波器和实验仪的电源插头均插入交流220V插座上。

2） 打开示波器电源。

3） 打开YHCCD－IV的电源开关，观察仪器面板显示窗口，数字闪烁表示仪器初始化，闪烁结束后显示为“00 0”字样，前两位表示积分时间档次值，共分为32档，显示数值范围由“00”~“31” ，数值越 大表示积分时间越长。末位表示CCD的驱动频率，分4档，显示数值范围“0”~“3”，数值越大表示驱动频率越低。

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线阵CCD

一、     概述

电荷耦合器件(CCD, Charge Coupled Device)是一种以电荷包的形式存储和传递信息的半导体器件，它是由美国贝尔实验室的W. S. Boyle和G.E. Smith在1970年前后发明的。它经历了以研究为主的发展阶段，在五年左右的时间内，建立了以一维空阱模型为基础的CCD基本理论，这个理论与实验结果大致相符，并满足了指导器件进一步发展的需要。与此同时，依靠成熟的MOS集成电路工艺，CCD迅速从实验室走向了市场。CCD在影像传感、信号处理和数字存储等三大领域中的广泛应用，充分显示出它的巨大潜力，在微电子学技术中独树一帜。CCD已被普遍认为是七十年代以来出现的最重要的半导体器件之一。

和同样功能的电真空器件相比，CCD作为一种自扫描式光电接收器件，它有体积小、重量轻、分辨率高、灵敏度高、动态范围宽、工作电压低、功耗小、寿命长、抗震性和抗冲击性好、不受电磁场干扰和可靠性高等一系列优点。因此它 在科研、教育、医学、商业、工业、军事及消费等诸多领域都得到了广泛应用， 已经成为图像采集及数字化处理必不可少的器件。信息时代离不开语言、文字、 图像的实时获取与交流。如果把多媒体、各种网络和信息高速公路作为一个整体， 那么CCD是它们的眼睛，是全球实时信息技术的关键器件。

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实验四  利用线阵CCD进行物体角度的测量

一、实验目的

应用线阵CCD可以进行物体位置或角度的测量，学习利用线阵CCD测量被测物体角度的方法能够帮助学生进一步掌握线阵CCD的应用问题，培养学生充分发挥想象力，增强创新设计能力。

二、实验准备内容

a)                       学习利用彩色线阵CCD测量被测物体角度的基本原理。

b)                      掌握利用CCD进行角度测量的方法。

三、实验所需仪器设备

（1）    YHLCCD－IV型彩色线阵CCD多功能实验仪一台。

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教学大纲

试卷库

思考题

教学课件

实验教学

教材 授课视频

共享资源>实验教学> 实验11 线阵CCD输出分析

实验11 线阵CCD输出分析

一、实验目的

1、 掌握用双踪迹示波器观测二相线阵CCD驱动器各路脉冲的频率、幅度、周期和相位关系的测量方法。

2、 通过测量CCD驱动脉冲之间的相位关系，掌握二相线阵CCD的基本工作原理。

3、 通过测量典型线阵CCD的输出脉冲信号与驱动脉冲的相位关系，掌握CCD的基本特征。

二、实验内容

1、CCD驱动频率观测；

2、积分时间测量。

三、实验仪器

1、双踪同步示波器（20MHz以上） 1台

2、CCD原理应用实验箱 1台

四、实验原理

线阵CCD像传感器具有结构精细、体积小、工作电压低、噪声低、响应度高等优点，被广泛运用于运动图像传感、机械量非接触检测、图像数据自动获取等多领域。

线阵CCD像传感器是利用CCD所具有的光电转换和移位存储功能进行图像传感和信息处理。利用光电转换功能CCD将入射到CCD摄像区的光信号转换为与之强度相对应的电荷包的空间分布，然后利用CCD的移位存储功能将这些大小不一的电荷包“自扫描”到同一输出端，形成幅度不等的实时脉冲序列，经过处理便可还原成原来的光学图像。 1．TCD1200D的管脚分布如图1所示

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LCCDAD-Ⅱ-B型线阵CCD应用开发实验仪”是在LCCDAD-Ⅱ-A型实验仪基础上的升级产品。 

实验内容 
　　线阵CCD原理及驱动  
　　线阵CCD 基本特性测量实验  
　　利用线阵CCD测量物体尺寸  
　　线阵CCD的A/D数据采集  
　　用软件提取边缘信号的二值化实验  
　　利用线阵CCD测量物体的倾斜角度  
　　条形码扫描与识别实验  
　　利用线阵CCD物体振动参数的测量  
　　利用线阵CCD扫描彩色图像实验 

开发性实验部分 
　　线阵CCD输出信号采集系统设计  
　　利用外置相机进行实物外形尺寸的非接触测量
　　指导教师或实验者精心设计的其他实验 
 

产品规格 

　　内置传感器： TCD2252D 三线彩色线阵CCD，2700×3像元，单像元尺寸8μm×8μm，相邻像元中心8μm
　　外接相机： TCD1251D线阵CCD，2700像元，像元尺寸11μm×11μm，相邻像元中心距11μm  
　　光源：远心照明光源；  
　　成像镜头：50mm/f2多层镀膜成像镜头，5片4组结构，光圈f2 - f16手动调整  
　　数据采集： 8 Bit高速、高精度A/D转换  
　　数字信号输出：TTL兼容输出  
　　模拟信号输出：0 - 5V电压输出  
　　接口类型：USB2.0总线接口  
　　操作软件：兼容Microsoft Windows98、Windows20##、WindowsXP  
　　输入电压：交流220V，50Hz输入  
　　典型功耗：20W  
　　外形尺寸：470mm(长)×280mm(宽)×190mm(高)  
　　包装重量：7Kg  
　　包装内容：LCCDAD-Ⅱ-B型实验仪主机1台、外接线阵CCD相机1台、电源线1根，USB接口数据线1根，CD1-9P连接线1根，测量端子插柱一套（4根），图像扫描与条码识别实验装置1件，振动测量试杆1只，尺寸测量实验装置1件，实验杆3只，物体倾角测量实验装置1件，光电技术综合实验指导书一份，实验光盘一张
      
     
主要技术指标 

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目录

1.1 相机和镜头的选型 ................................................. 2

1.2线阵相机和镜头选型 ............................................... 2

1.3图像采集卡、相机接口、PCI、PCI-E插槽的选型 . 3

1.4线阵相机、镜头、光源的选型详解 ....................... 4

1.5线阵相机与面阵相机的区别 ................................... 6

1.6工业相机的问与答 ................................................... 9

线阵相机相关技术报告

1.1 相机和镜头的选型

1.1.1面阵相机和镜头的选型

已知：被检测物体大小为A*B,要求能够分辨小于C，工作距为D 解答：

1. 计算短边对应的像素数 E = B/C，相机长边和短边的像素数都要大于E；

2. 像元尺寸 = 物体短边尺寸B / 所选相机的短边像素数；

3. 放大倍率 = 所选相机芯片短边尺寸 / 相机短边的视野范围；

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河北工业大学城市学院本科毕业设计（论文）前期报告

毕业设计（论文）题目：基于线阵CCD的直径检测系统设计

专业：测控技术与仪器

学生信息：105263、康磊、测控C104

指导教师信息：教师号、万峰、副教授

报告提交日期：2014/3/22

直径检测的几种方法

1接触式测量

⑴将对于部分形状规则的物体，某些长度端点位置模糊，或不易确定，如圆柱体、乒乓球的直径，圆锥体的高等，需要借助于三角板或桌面将待测物体卡住，把不可直接测量的长度转移到刻度尺上，从而直接测出该长度，这种测量方法叫做“卡测法”。

⑵游标卡尺是工业上常用的测量长度的仪器，它由尺身及能在尺身上滑动的游标组成。常用游标卡尺按其精度可分为3种：即0.1毫米、0.05毫米和0.02毫米。

⑶螺旋测微器又称千分尺（micrometer）、螺旋测微仪、分厘卡，是比游标卡尺更精密的测量长度的工具，用它测长度可以准确到0.01mm，测量范围为几个厘米。

2非接触式测量

非接触式测量技术是随着近年来光学和电子元件的广泛应用而发展起来的，其测量基于光学原理，具有高效率、无破坏性、工作距离大等特点，可以对物体进行静态或动态的测量。此类技术应用在产品质量检测和工艺控制中，可大大节约生产成本，缩短产品的研制周期，大大提高产品的质量，因而倍受人们的青睐。

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