工程光学实验指导书 实验六 CCD原理及应用实验
驱动频率 项目 周期（ms） Φ1 Φ2 ΦR 0档 频率（Hz） 幅度（V） 周期（ms） 1档 频率（Hz） 幅度（V） 周期（ms） 2档 频率（Hz） 幅度（V） 周期（ms） 3档 频率（Hz） 幅度（V） 实验1.2 积分时间的测量 将频率设为0（档），积分时间设为0（档），用CH1观测SH脉冲周期，并将ΦSH的周期（即积分时间），填入表1-3中。改变积分时间的档位，分别测出不同档位下的积分时间。
再改变驱动频率，测出不同档位的积分时间，填入表6.3中。 关机结束。关闭CCD原理应用实验箱电源，关闭示波器电源。
表6.3 实验数据
驱动频率0档 积分时SH周期间（档） （ms） 0 1 2 3 驱动频率1档 积分时SH周期间（档） （ms） 0 1 2 3 驱动频率2档 驱动频率3档 积分时SH周期积分时SH周期间（档） （ms） 间（档） （ms） 0 1 2 3 0 1 2 3 六、思考题
1、说明TCD1200D的基本工作原理。
2、在本实验中，CCD驱动信号频率取多少为好？高些或低些会影响什么？太高或太低
26
工程光学实验指导书 实验六 CCD原理及应用实验 又会如何？
实验（二） CCD特性测试实验
一、实验目的
通过对典型线阵CCD在不同驱动频率和不同积分情况下输出信号的测量，进一步掌握CCD的有关特性，掌握积分时间的意义，以及驱动频率与积分时间对CCD输出信号的影响。
二、实验内容
1、不同频率与不同光强下测量物体的变化；
2、不同积分时间与不同光强下测量物体的变化。
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
两相CCD电荷包转移原理如图6.4所示，通过控制电极SH、φ1、φ2的电位高低来改变势井的深度，从而使电荷包在势井中转移。
27
工程光学实验指导书 实验六 CCD原理及应用实验
图6.4 两相CCD电荷包转移原理
五、实验步骤
实验2.1不同频率与不同光强下测量物体的变化
1、将不透光的被测物体放置到CCD上面，打开实验仪的电源开关。将积分时间开关置于0档，驱动频率开关置于0档，用CH1探头测量ΦSH并使之同步，用CH2测量输出信号Uo，观测ΦSH与Uo的关系，并画出其波形图.
2、改变CCD像敏元的照度，观察输出信号U0的波形变化。画出当光强变化时输出信号U0波形图。
3、积分时间不变化，改变驱动频率完成1,2步骤的实验内容。 4、分析上述实验现象，并说明驱动频率与输出信号的变化关系。 实验2.2不同积分时间与不同光强下测量物体的变化
1、将不透光的被测物体放置到CCD上面，打开实验仪的电源开关。将驱动频率开关置于0档，积分时间开关置于0档，用CH1探头测量ΦSH并使之同步，用CH2测量输出信号Uo，观测ΦSH与Uo的关系，并画出其波形图.
2、改变CCD像敏元的照度，观察输出信号U0的波形变化。画出当光强变化时输出信号U0波形图。
3、驱动频率不变化，改变积分时间完成1,2步骤的实验内容。 4、分析上述实验现象，并说明积分时间与输出信号的变化关系。 5、关机结束。关闭CCD原理应用实验箱电源，关闭示波器电源。
28
工程光学实验指导书 实验六 CCD原理及应用实验
实验（三） CCD输出信号的二值化处理实验
一、实验目的
通过该实验，进一步掌握CCD的基本特性，定性了解CCD进行物体测量的方法。
二、实验内容
分析并比较二值化前后信号改变。
三、实验仪器
1. CCD原理应用实验箱 2. 双踪同步示波器
四、实验原理
在CCD输出信号中涵盖了线阵CCD各像元的照度分布和像元位置信号，这在测量物体位置中显得非常重要。
29
工程光学实验指导书 实验六 CCD原理及应用实验 当将不透明物体放置到CCD上后，我们观测到U0的输出信号如图6.5所示。为了将物体的边界检测并描述出来，可以采用如图6.6所示的阈值法检测电路。在该电路中，电压比较器的“+”输入端接CCD输出信号U0，而其另一端接电位可以调整的电位器上，这样便构成了可调阈值电平的固定阈值二值化电路。
U0 U0 + LM339 - +5V U1 +12V 首像元 图6.5 末像元 图6.6
五、实验步骤
打开CCD原理应用实验箱电源，将示波器CH1探头接CCD输出信号U0(用CH1作同步信号)，CH2探头接硬件二值化后的信号U1，比较两路信号。
调节阈值调节电位器，观察二值化后的CCD信号的变化情况。 关机结束。关闭CCD原理应用实验箱电源，关闭示波器电源。
六、实验规则及注意事项
为了确保线阵CCD原理及应用技术实验的顺利进行，保障人身安全，避免损坏设备，并且达到实验目的，要求实验人员必须严格遵守以下实验规则及注意事项。
在实验之前，实验人员必须阅读本实验指导书中所要求的实验准备内容，并阅读必要的参考资料。明确实验目的，了解实验内容的详细步骤，达到要求后方能进行实验。
实验进行过程中，必须严格按照指导老师制定的步骤进行实验，不得自行随意进行，否则可能损坏实验仪，造成不必要的严重后果。
要爱护实验仪器和示波器等实验设备，不允许将其它不相关的仪器在未经许可的情况下与本实验仪进行连接。
所有与本实验仪相关的线缆必须在断电的情况下正确连接好，严禁带电插拔所有电缆线。
实验要集中精力，认真实验。遇到问题时应找指导老师解决，不得自作主张。 一旦发生意外事故或者实验现象出现异常时，应立即切断电源，并如实向指导老师汇报情况。待故障排除之后方可继续进行实验。
在进行CCD实验过程中，不允许带电插拔CCD器件，否则会造成CCD器件损坏。 不允许用带电的烙铁焊接任何与CCD有电气连接的导线、元器件。必须焊接时，应将烙铁的电源拔下来，利用烙铁的余热焊接，或者将CCD芯片拔下来后再焊接。
30