《光电测试技术》2015(第九章)素材.ppt

第九章 现代光电测试技术 第一节 概 述 激光测量技术是现代光电测试技术中最重要技术 第二节 激光测量技术 激光测量技术应用十分广泛 激光干涉测量技术光电光波比长仪的总体设计 信号转换原理的选择 激光干涉测长技术光电光波比长仪的总体设计 CCD成像测量系统 从光电系统输出视频信号的角度来看，有三大类型： CCD摄像器件的性能参数 灵敏度 黑白CCD摄像机 集CCD摄像器件、器件驱动电路、图像处理电路、电源电路等于一体，直接输出电视信号。 模拟CCD相机 1394口CCD CCD成像测量的基本原理 光学成像关系 CCD成像系统的光学特性 主要有3个参数决定：焦距f’、相对孔径D/ f’ 和视场角2ω 2、相对孔径/数值孔径 对于小视场大孔径或者大视场大孔径光学系统，视场中心的像面照度公式为 在摄影系统中，设物镜位于空气中n=n’=1 轴外像点的照度与视场角有关，它与视场中心的像面照度的关系为 3、视场角2ω CCD器件敏感区域的尺寸决定了摄像物镜成像范围的大小 4、系统参数的标定方法 可以得到系统的像素当量M0 上述方法简单，但测量精度不高，含有系统误差的影响 * * 光纤测量技术成为现代光电测试技术的发展方向之一 视觉检测技术是现代光电测试技术中热门技术之一 激光干涉测长 激光共路干涉 激光外差干涉 激光测距 激光测振 激光测速 激光准直 激光扫描 激光跟踪 实施各项设计原则的考虑 采用激光干涉法较适用 阿贝原则 变形最小原则 坐标系基准统一原则 精度匹配原则 总体原理方案的确定 光电光波比长仪组成框图 基本的CCD成像系统类型； CCD阵列+红外多元光敏元阵列器件的混合型（又称为IR-CCD型）成像系统； CCD阵列+微光摄像管或砷化镓半导体光敏元阵列器件（又称为EB-CCD型或I-CCD型）成像系统； 统称为CCD成像测量系统 分辨率 信噪比 光电转换特性 光谱响应 动态范围 暗电流 模拟CCD相机 空间变换关系 若像高占据的像素数为N，则有 I0为像素沿线阵方向的尺寸。（μm） M0为像素当量，与成像光学系统的放大率成反比，与像素尺寸成正比 1、物镜焦距 相对孔径D/ f’ 的大小决定了物镜的分辨率、像面照度，也影响成像质量 1） 物镜的分辨率 2） 像面照度 K为系统的透过率，L为光亮度 引入入瞳直径D和光瞳处的放大率βz 物镜的视场角决定了能在接受器上成良好像的空间范围，与物镜的焦距有关 当CCD器件的尺寸一定时，焦距越长，视场角越小 在CCD应用系统中，为了充分利用物镜的分辨率，物镜的光谱特性应与使用条件密切配合 即要求物镜的最高分辨率的光线波长应与照明光源波长、CCD器件敏感波长相匹配，并使物镜的对该波长光线的透过率尽可能提高 当系统的工作距确定后，为了从目标像所占有的像元数N来确定目标的实际尺寸，需要对系统进行标定 标定方法： 先将一个已知尺寸为Yp的标准模板放在被测目标位置，然后通过计数得到该模板的像所占CCD像元数的大小Np 由此可以计算出被测目标的尺寸 *