[其它]光电检测与显示实验五 线阵CCD应用实验.doc

实验5 线阵 C CD 应用实验 电荷耦合器件（Charge coupled devices）是 70 年代初期发现的新型集成光电传感器件。它有线阵列与面阵列两种基本类型，各有不同的工作原理与特性。它们的应用为机器视觉领域的改革创新立下了汗马功劳，使机器有了获取 70%以上信息的能力，加之它易于与计算机配合，使机器安装“眼睛”与“大脑”成为可能，使机器走向自动化、智能化的趋势进入现实阶段。 线阵 CCD 的工作原理简单，易于掌握，而它在机器视觉领域的地位举足轻重。线阵 CCD 通常用于工业领域的非接触自动检测设备上，尤其是自动化生产过程或生产线上，用作在线非接触光电检测设备或俗称为“电眼”。非接触检测物体的尺寸、运动速度、加速度、运动规律、位置、面形、粗糙度、变形量、光学特性变化、条码信息和其他应用。 本实验共有 9 项实验内容，前 2 项实验属于原理性或认识性实验，实验 3~9 属于典型应用的实验，学生通过这些代表性的应用实验能够充分认识与理解线阵CCD 在工业领域非接触测量工作中的重要地位。 （一） 线阵 CCD 原理与驱动特性 一、实验目的 1、 掌握彩色线阵 CCD 开发应用实验仪的基本操作和功能。 2、 掌握用双踪迹示波器观测二相线阵 CCD 驱动脉冲的频率、幅度、周期和各路驱动脉冲之间的相位关系等测量方法。 3、 通过对典型线阵 CCD 驱动脉冲的时序和相位关系的观测，掌握二相线阵 CCD的基本工作原理，尤其要掌握 RS 复位脉冲与 CR1、CR2 驱动脉冲间的相位关系，分析它对 CCD 输出信号的影响。SH 转移脉冲与 CR1、CR2 驱动脉冲间的相位关系，掌握电荷转移的几个过程。 二、实验仪器 LCCDAD-Ⅱ-A 型线阵 CCD 应用开发实验仪一台； 装有 VC++软件及相关实验软件的 PC 计算机一台； 双踪迹同步示波器（推荐使用数字示波器，带宽应在 50MHz 以上）一台； 三、实验内容及步骤 1．实验预备 （1） 首先将示波器的地线与实验仪上的接地线连接好，并确认示波器和实验仪的电源插头均已插入交流 220V 电源插座上； （2） 取出双踪迹同步示波器的测试探头待用； （3） 打开示波器的电源开关，选择自动测试方式（按下示波器右上角“自动设置”按钮），旋转“垂直设置”旋钮，调整显示屏上出现的扫描线处于便于观察的位置； （4） 通过 USB 总线将实验仪与计算机或 GDS-Ⅲ实验平台的 USB 输入端口相连； （5） 将 LCCDAD-Ⅱ-A 型线阵 CCD 应用开发实验仪的电源开关打开，红色指示灯亮； （6）启动计算机， 打开桌面上的快捷方式“线阵CCD”，点击“1-LV”，弹出如图 1-1 所示的执行界面，点击需要设置的参数，该参数会以较大数字显示在下方，用鼠标点击“设置”，完成设置工作。 2．观察驱动脉冲相位 （1） 开机后，先按图 1-1 的界面设置好线阵 CCD 的积分时间和驱动频率等参数，将其全部设置为“0”档； （2） 示波器测试笔 CH1 和 CH2 分别接到实验仪面板上标注的各个脉冲（例如 CH1 扫描线在上，CH2在下），然后用 CH1 为同步输入，对照“附录一”所给出的 TCD2252D 的驱动波形进行下面的测试实验。 （3） 测试笔 CH1 接到仪器面板上的转移脉冲SH 输出端上，按下示波器右上角“自动设置”按钮，调节示波器的触发脉冲电平旋钮使示波器显示波形稳定，出现三个稳定的尖峰脉冲，即表示示波器以被 SH 同步。再调节示波器的“水平设置”旋钮下方的“秒/格”旋钮，使 SH 脉冲的宽度适合观测，以能够观察到一个或二个周期为最佳。然后，用测试笔 CH2 分别接到仪器表面板上标有“CR1”与“CR2”字样的测试端口，观测 SH 与 CR1、CR2 的相位关系，为更清楚地观测，可以将示波器的扫描频率加快，使 SH 的正脉冲展宽，能清楚地观测到 SH 与 CR1、CR2 的相位关系，注意观测 SH 脉冲的下降沿发生在 CR1 脉冲的“高”还是“低”电平的位置上； （4） 测试笔 CH1 移至 CR1 信号输出端，用示波器探头 CH2 分别测量 CR2、RS、CP、SP 信号，观测 CR1 与 CR2、RS、CP、SP 信号之间的相位关系，注意 RS 脉冲与 CR1、CR2 的边沿位置关系。 （5） 测试笔 CH1 探头接 CP 信号输出端，用 CH2 探头分别测量 RS、SP，观测 CP与 RS、SP 信号之间的相位关系。 （6） 以上测得的波形与相位关系与“附录一”所示 TCD2252D 的驱动波形对照，分析实验仪的真正驱动脉冲与手册上所给脉冲之差异。 3．驱动频率和积分时间测量 （1） 用示波器依次测量线阵 CCD 驱动器的