CCD曲线拟合数据处理系统.pdfVIP

维普资讯 簟z斯(总簟t：期) 天 津 轻 工 业 学 院 学 报 No．sumNo，) 1191 年 l0 月 (甚开发行 半年刊 ) October 199l JOURNAL OF TIANJIN INSTITUTE OF LIGHT INDUSTRY CCD盛线拟合数据处理系统 趑志武 白瑞 林 (无津轻工业学院) 摘 要 ：提 出7一种利用平滑滤波、曲线拟台处理ccD数 据 的 方法。经此方法处理后，测量 精度不再受CCD光敏元尺寸的 限制 ， 从而大大提 高了测量精度。奉方法应用于 。激光衍射法微 孔 径 测量 仪’中，其测量精度≤±0．5urn． 关蘸词：CCD 曲线拟夸 数据平滑 引 言 随着CCD技术的日趋成熟 ．使其作为一种辛岢密的光 电传威器 ，在高辛岢度非接触测量 中发挥着越来越重要的作用 。对CCD 输出信号的处理一般有两种方法 ，一是 电平二值 化法 ，这种方法所能达到的测量精度最高为CCD的一个光敏元。 二是数值量化法，所谓 数值量化”是对CCD输 出的反映光强信息的电压佰进行量化 借 助微机对量化的数据 进行处理 ．从而得到更精确的测量值 。实质上 二值化方法是数值量化法的特例 ，只是这 种量化较粗糙 (仅有0 1两个量化值 1，其测量辛岢度受 CCD光敏元尺寸的限制 没有 充分利用CCD输 出的大量信息。 在研制 激光衍射法微孔径测量仪”中[12．CCD输出信．的处理采用数值量化法 ． 并通过离散的Somb。函数谷点查找、谷点区数据平滑 以及 曲线拟台、求极值等数据处理 方法，从而大大提高了测量精度，定位测量孔径辛岢度达0．5pro，收到满意的效果 。 1 原理 CCD接收Fra~nhofer衍射的光强信号 ，以离 散 的电压脉冲形式输出．经放大 ．滤波后还原成如图 1所 示的Fraunhofer衍射的光强信号波形。根据测量 原理 ， 需要精确确定曲线中各谷点的位置 ，为此，由微机控 制A／D转换器对下进信号进行等闯隔采样 (采样 闯隔为 ■ CCD的一个光敏元距 )，成为要进行处理的数据。 为精确确定谷点位置 ．需对数据进行如下的处理运 图 1 经放大、滤波处理后的 算：离散Somb。函数谷点值的确定．谷点区数据的平滑 Fraunhofer衍 射 光 滤波 谷点区的曲线拟合 、拟合 曲线的极值位 置 确 定 强信号波形 (牟支 ) 收稿H期 维普资讯 等 数据处理系统由MCS一51单片机汇编语言实现 1．1 离散数据谷点查找 因为数据量较大 ．若对每个数据都进行数字滤波，计算量太大，而有意义的只是在谷 点附近的数据 。所 以．在数据未进行滤波的情况下进行谷点查找，这要求在查找中要特别 注意滤除由于干扰而产生的 “暇谷点 。 ． b 查找谷点的依据为在谷点前后 ，数据值由渐降变为渐升，而且谷点两侧各至少有 6点 渐降和渐升的数据 若在谷点两侧的数据 由于受干扰而成为如图 2所示的 暇谷点 ．则 应剔除。为了加快查找速度，在离谷点远处 ，采用隔点查找，在谷点附近再逐点查找 其 程序框 图如图3所示． 一c b 4 ． ● ， C ● - ●