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第一章 绪论 .......................................................... 1 1.1引言 ........................................................... 1 1.2课题研究的背景和意义 ........................................... 2 1.3国内外研究现状及发展趋势 ....................................... 3 1.4 本设计的目的及内容 ............................................. 3 第二章 测试系统的设计 ................................................ 5 2.1测试系统总体描述 ............................................... 5 2.1.1测试系统基本原理 ............................................ 5 2.1.2声光效应线阵CCD测试仪 ...................................... 5 2.2光源的选择 ..................................................... 6 2.3声光效应与声光调制 ............................................. 7 2.3.1声光效应原理 ................................................ 7 2.3.2声光效应分类 ................................................ 9 2.3.3声光调制器 ................................................. 10 2.4 CCD检测技术 ................................................... 11 2.4.1 CCD的组成部分 ............................................. 11 2.4.2 CCD的工作原理 ............................................. 12 2.4.3 CCD的基本特性参数 ......................................... 15 2.4.4 CCD器件的选择 ............................................. 16 第三章 测试硬件电路系统............................................. 25 3.1 信号处理电路 .................................................. 25 3.2数据采集系统 .................................................. 28 3.3 TLC2543 串行A/D 转换器 ........................................ 28 3.3.1 TLC2543C简介 .............................................. 28
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3.3.2 TLC2543C的主要性能 ........................................ 29 3.3.3 TLC2543C的转换过程 ........................................ 29 3.4 USB通讯模块 ................................................... 30 第四章 测试系统软件设计 ............................................. 33 第五章 实验数据记录及处理 ........................................... 35 第六章 结束语 ....................................................... 41 致 谢 .............................................................. 43 参考文献 ............................................................ 45
第一章 绪论
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第一章 绪论
1.1引言
电荷祸合器件(CCD，Char罗CoupledDeviee)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.5.Byoel和GE.smiht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，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作为一种自扫描式线阵接收器件，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。当前我们的CCD生产技术相对较弱，也缺乏一种完善的测试、评价CCD性能的系统。而CCD的种类越来越多，应用越来越广，如何正确地选择和使用CCD是我们所要面对的问题。根据我们的调查，还没有发现国内关于如何测试和评价CCD性能方面的研究结果。
随着科学技术的飞速发展和工业生产自动化程度的提高，高精度，高效率，非接触在线检测已成为检测行业的发展方向。它可以大大地解放劳动力，达到提高生产效率和产品质量、降低成本地目的。CCD伴随着计算机技术地迅速发展，在国防及民用工业等部门引起了人们的极大关注，尤其是CCD所具有的体积小、重量轻、结构简单、功耗低、便于数字化等一系列优点，更使其在检测方面的应用越来越广泛。线阵传感器技术是未来探测技术的发展方向。综合利用近代各种先进技术，采用线阵方法对各种光的、非光的物理量进行检测是线阵检测技术的
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利用线阵CCD测量物体的振动实验
基本内容。其基本组成部分为：光源(投光器)、被检测对象及光信号的形成、光信号的匹配处理、线阵转换、电信号的放大与处理、微机、控制系统和显示等部分,如图1-1所示。
图1.1 线阵检测系统框图
速发展。CCD是一种以电荷量表示光量大小，用祸合方式传输电荷量的器件，具有自动扫描、动态范围大、光谱响应范围宽、体积小、功耗低、寿命长和可靠性高等一系列优点。CCD的基本功能是电荷的存贮和电荷的转移，因此，CCD的基本作原理是信号电荷的产生、存贮、传输和检测。从结构上，CCD可分为线阵CCD和面阵CCD两种，后者主要用于摄取图像，而前者作为一种高灵敏线阵传感器在生。
1.2课题研究的背景和意义
研究基于 CCD的扫描技术的意义在于，它能快速方便地将真实世界的彩色 信息转换为计算机能直接处理的数字信号，为将实物数字化提供了一种手段。如果说我们这个时代的特征是数字化生存，那么，信息数字化技术无疑是这种―生存‖的基本前提条件之一。扫描能将真实世界的彩色信息数字化，其对于数字化时代的重要性是不言而喻的。
本研究课题结合学科发展趋势和实际应用需求，提出研究声光效应线阵CCD应用、信号放大处理、A/D装换和计算机处理等关键技术，开发了声光效应线阵CCD测试实验系统，并应用于实际中。因此，本研究课题具有学术研究意义、技术开发价值和产品应用前景。现今，多科学的交叉、融合己是现代科学发展的突出特色和必然途径，CCD图像扫描、处理科学无论是在理论上还是在实践上都存在着巨大的潜力。它的发展将向着高速、高分辨率、立体化、能化和标准化的方向发