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线阵CCD位移测试技术的误差分析

测量与设备

线阵CCD位移测试技术的误差分析

蒋剑良 孙雨南

(北京理工大学光电工程系,北京 100081)

  摘 要 利用线阵CCD进行位移测量的两种方法:边缘检测法和中心检测法,其相关的误差来源是不同的。根据静态位移测量和动态位移测量两种情况,从原理上对边缘检测法和中心检测法的测量误差进行了分析并对两种方法进行比较,分析了应用中存在的局限性。

关键词 线阵CCD 位移测量 误差分析

一、引言

CCD是70,所以,

线阵CCD位移测试技术的误差分析

,换器件。随着科学技术的发展,CCD术日臻成熟,,,如图形识别、、、光学测量等。同时,CCD(图像)的电信号,大大方便了其后续信号采集与处理电路的设计和制作,其研究与应用因而倍受重视[1,2]。典型的CCD光电测试系统由光源、CCD传感器、光学系统、

线阵CCD位移测试技术的误差分析

信号采集与处理电路以及后续处理系统构成,其使用范围和优越性是现有其它测量方法无法比拟的。目前,CCD类电测试技术与计算机技术系统日益融合,可以灵活、方便地组成各种虚拟测试系统,应用于现场测试。类似测试系统的开发和应用有力地促进了虚拟测试技术的产生、完善和发展,成为仪器仪表技术的主要发展方向之一。

本文将对线阵CCD位移测试技术进行误差分析。

二、线阵CCD位移测量原理与光源特性CCD测试应用可划分为静态测量和动态测量。

利用线阵CCD进行位移测量,是根据CCD靶

面上成像光斑位置来确定的。确定该位置有两种方法:一种是检测光斑边缘,另一种是判断光斑中心。光斑的中心是指光斑的几何中心点;而光斑的边缘是光斑中的一个点,相对于CCD输出信号中的特定阈值和相应的像元或像素。

在中心检测法中,借助信号的对称性来判断光斑的中心,无须设定判断阈值。而在边缘检测法中,不用考虑光斑的对称性,利用设定的阈值来确定光斑的边缘。

11位移测量原理

典型位移测量原理以图所示的角位移测量来分析[2,3]。由光源发连续平行光入射到与运动部件连接在一起的平面反射镜上,使被测物体不同位置对应着不同的反射光线。光源成像于线阵CCD上,转镜位于其平衡位置时,反射光线与透镜光轴重合。

静态测量是指CCD各个像元接收到的光信号在时域上是不变的,或者在CCD的相同积分时间内光信号变化足够慢以致可以忽略;动态测是指CCD各个像元接收到的光信号在时域上变化很快,即在相同积分时间内这种变化不能忽略[3]。CCD输出信号在不同的情况下,呈现不同的特点。由于光斑呈一定的宽度,CCD信号处理电路必须有一定的积分时

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