高分辨率光谱仪线阵CCD采集系统设计

为了满足高分辨率光谱仪高灵敏度、高分辨率、低噪声的技术要求,设计了用于微光成像系统的背照式CCD驱动电路及主控电路。线阵CCD采集系统采用Altera公司的MAX X系列FPGA作为核心控制器件,为线阵CCD提供多路驱动信号;线阵CCD探测器输出模拟信号经过信号预处理及AD采样,变换为数字信号后通过USB接口模块发送给光谱仪。通过将线阵CCD采集系统安装到高分辨率光谱仪,对汞灯谱线进行特征峰测试,光谱分辨率可以达到0.062 nm,满足高分辨率光谱仪的探测要求。     

用基于DSP的线阵CCD实现二维图像信号采集的系统设计

对光电转换系统，尤其是采集信号的后处理进行了研究。介绍了在光电精密数据采集处理中通过DSP用硬件实现对CCD信号的采集和处理过程。给出了对CCD信号进行边缘识别的微分算法和将线阵CCD信号进行组合，恢复出二维图像信号的算法。同时还给出了详细的硬件处理电路。重点介绍了DSP与FIFO的数据传输、DSP与USB的接口电路。解决了一般情况下系统无法做到的用线阵CCD实现二维图像信号复原的问题。通过实验，证明了该方法的有效性。线阵CCD信号是以若干线段的形式存在的，特别适用于激光雕刻机图像采集系统，应用前景广阔。     

基于FPGA的超高速线阵CCD信号采集系统的设计与实现

线阵CCD已广泛应用于在线检测、图像识别等系统,目前高帧率采集系统多在200~500Hz之间。高速线阵CCD采集系统,如1K甚至10KHz以上的采集要求,设计难度大,电路实现复杂,需要专用处理器,产品成本高,提出了一种采用并行高速FPGA驱动线阵CCD,通过常规分立元件完成模拟信号处理,实现数字信号实时传输的方案。该方案不仅简化了硬件设计上的难度,在同等性能情况下,可实现每秒万帧的高速采样,大幅度降低了成本。方案选用Altera FPGA作为控制核心,实现高速信号采集的同时,在片上实现一定的图像算法,不仅加速了图像处理速度,同时降低了计算机的处理压力。最后,本电路通过USB2.0接口,完成数据的实时传输。设计具有高帧率、高灵敏度、性能稳定,便携使用等特点,同时还有一定的通用性,已应用于一些光学系统中。     

光电子技术与器件 光电成像与器件

TN386.52006054463高速线阵CCD信号采集电路设计=Design of high speedlinear CCDsignal acquisition circuit[刊,中]/李翰山(西安工业学院电子信息工程学院.陕西,西安(710032)),雷志勇…//西安工业学院学报.—2006,26(2).—136-141为实现高速弹丸信号采集,提出了利用CPLD与高速A/D转换芯片相结合,设计高速高灵敏度的CCD信号采集电路。根据线阵CCD的工作时序和A/D转换速率要求,采用MAX plusⅡ的图形编译软件,自行设计高速线阵IL-E2CCD芯片内部时序,并结合AD9224芯片特点设计与CCD芯片接口的外围驱动与采集电路,采用LVDS技…     

用低精度CCD获得高精度测量方法的研究

为了大幅提高线阵CCD的测量精度,提出了一种全新的CCD使用方法。该方法是将N个像元间距为H的线阵CCD器件许排组合住一起,并沿像元线性分布方向以距离为H/N依次均匀错开排列。多个线阵CCD的感光电信号经多通道模一数同步采集,保存到存储器中指定位置。然后,通过对所有CCD测量数据的分析计算来获得精确的测量值。分别采用单CCD和双CCD错排对长为30mm,直径为5．000mm、8．000mm、12．000mm的三个标准杆件的直径进行了测量。结果表明,蚁CCD错排可获得两倍于单CCD的测量精度。该方法可从理论上彻底打破CCD像元问距的限制,并使线阵CCD的测量精度大幅度地提高。     

光学系统对磁动式测氧仪稳定性影响的研究

先后采用平行光法和透镜成像法获得光斑,比较这两种光斑对线阵CCD数据采集稳定性的影响。结果显示采用透镜成像法获得的光斑更窄、亮度更均匀、边界更清晰锐利,线阵CCD数据采集的稳定性更高。提出了普通透光玻璃的拉丝形成抛物柱面透射光栅的模型,解释了光斑出现明暗相间条纹和光斑波形上出现小峰的原因。小峰造成线阵CCD采集数据出现错误,光斑像元值不稳定。采用光学玻璃作为透光玻璃,消除了光斑波形上的衍射小峰,有效地控制了光斑像元值的采集误差,提高了测氧仪的稳定性和测量精度。     

一种低成本线阵CCD驱动与数据采集处理系统的研究

探索了一种在低成本下实现线阵CCD输出信号快速采集以及与PC通信的方法。讨论了线阵CCD系统的整体结构及工作流程。采用VHDL语言编写了驱动程序,实现了CCD的正确工作。利用DSP实现了对下位CCD的控制,在控制程序中利用"乒乓原理"实现了线阵CCD的数据采集,并同时给PC快速上传数据。基于Visual C++6.0平台编写了PC机控制软件,实现了对硬件电路的控制和对CCD输出信号的分析处理。     

基于线阵CCD的高速光谱信息采集系统的研究

针对爆炸时刻光谱信息量大、存在时间短的特点,设计了一款基于线阵CCD高速光谱信息采集系统.系统以FPGA作为主控芯片不仅为CCD提供工作时序,同时还控制着信号调理、模数转换和光谱信息的存储与传输.最后,通过USB串行总线将采集到的光谱信息传输至上位机进行后续处理.结果表明,利用该系统可在一次爆炸过程的100ns时间内完成四个时刻爆轰温度的测量,具有较高的测量精度和速度,可实现爆轰过程中高速动态光谱信息的采集与存储,并可应用于其它瞬态信息的获取领域.     

炸药爆轰瞬时温度的实时测量

针对爆轰时刻光谱的特点,结合多光谱测温的理论基础,采用高速率线阵CCD,设计了瞬时多光谱爆轰测温系统。通过FPGA对各个模块进行控制,完成数据的采集、存储和传输;结合多项式回归算法,拟合出爆轰瞬间光谱信息的动态波形图。在标定过程中,采用两束激光特征谱线630和532nm进行CCD的标定,确定出对应的像元序号分别是175和270。对卤钨灯的表面温度进行实时监测表明:基于高速线阵CCD的多光谱测温系统可以完成多个时刻的瞬时光谱采集;在40MHz的高速时钟驱动下,CCD的帧频可以稳定工作在73kHz。     

基于PCI总线的单圈绝对式光电轴角编码器实时数据采集系统

介绍了一种针对单圈绝对式光电轴角编码器而设计的基于PCI总线的实时数据采集系统.该系统以PLX公司开发且服从PCI2.1协议的PCI9052为接口芯片,利用功能强大的CPLD作为控制单元.采用TI公司生产的高性能A/D器件ADS803E作为核心器件对线阵CCD输出的信号进行实时采集,并给出了板卡调试方法和如何用合适的驱动程序开发工具编写驱动程序.实验证明,该采集卡满足单圈绝对式光电轴角编码器数据采集的需要.     

高速便携式近红外光栅光谱仪光电系统设计

设计制作了一种基于线阵CCD和USB2.0数据采集系统的高速便携式近红外光栅光谱仪。分光系统采用平面光栅、球面反射镜的准直和成像系统,实现了平谱面和较小的谱线弯曲（﹤4.2%）,利于CCD探测器接收。测控系统采用FPGA和USB2.0接口技术,不仅优化了硬件电路结构,而且大大提高了数据采集速度,最快可达2MB/S。对测量结果进行分析,并给出了波长标定结果。实验结果表明,该光谱仪高速便携,波长精度可达1nm。     

基于FPGA和蓝牙的远程图像采集同步系统

针对核物理实验中高精度时间同步触发图像采集系统的要求,设计了一套基于FPGA和蓝牙的远程图像采集同步系统。该系统以FPGA作为主控制器,负责USB 接口通信、命令解析、蓝牙通信和同步控制等,触发信号延时精度可达10 ns;使用RS485 或TTL 标准以适应长距离触发和短距离触发,通过GigE 千兆网口实现远程图像数据采集。采用LabVIEW 开发了上位机图形化软件界面,基于蓝牙BLE4.0 协议,实现了基于手机APP的无线终端控制,完成了对相机延时时间、同步触发脉冲宽度、图像采集等命令的同步控制。A image acquisition and synchronization control system based on FPGA (Field Programmable Gate Array) and bluetooth is studied in this paper. FPGA as the main controller is responsible for USB (Universal Serial BUS) interface, command analyze, delay control, and trigger signal generation. Trigger signal can be RS485 or TTL. RS485 signals can be used for long-distance transmission without distortion while TTL is suitable for near field. The system's delay accuracy is reached to 10ns. It can be obtain images from GigE Ethernet port. Meanwhile,a PC graphical control software is developed by LabView. And based on the Bluetooth BLE4.0 protocol, a Android mobile phone APP is developed for wireless control.     

基于USB2.0块传输方式的实时视频图像传输

通过对USB2.0协议的传输方式和其接口芯片CY7C68013工作方式的简要介绍,利用标准视频图像传输时在场消隐期间没有有用的数据信息的特点,使用块传输的方法取代了通常实时传输数据惯用的等时传输方式。通过在场消隐时间内对采集的数据包进行处理,实现了CCD摄像头采集的视频图像数据与计算机之间的实时传输和显示,为基于USB2.0接口的实时视频图像传输提供了一种实用易行的方法。     

CCD在测量运动物体瞬时位置中的应用

本文介绍了一种利用线阵ＣＣＤ实现测量飞行物体瞬时位置的原理和方法；对接口电路和数据采集系统进行了理论分析和实验研究，给出了用Ｃ语言编制的数据采集系统源程序；最后简要介绍了实验结果。     

基于USB2.0接口传输的多通道图像采集系统设计

在多通道图像采集系统中,采用USB2.0接口完成"海量"数据的传输,其高传输速度,简便的连接及高通用性,比采用图像采集卡更加适合大数据量采集系统与计算机的通信。讨论了基于USB传输的多路图像采集系统的设计,包括USB接口的硬件设计、固件开发以及和应用程序设计。应用程序中采用多线程技术实现图像数据的实时显示和存储。