[發明專利]CCD芯片性能參數的測量系統

無效

• 申請號: 201110329066.1
• 申請日: 2011-10-26
• 公開（公告）號: CN102508141A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 邵曉鵬;王楊;劉飛;許宏濤;馬菁汀;徐大雍;盧光旭;范華;楊曉輝;喬琳
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G01R31/26
• 分類號: G01R31/26;G01M11/02
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 王品華;朱紅星

技術領域

本發明屬于測量技術領域，具體涉及對CCD芯片性能參數的測量，用于實現CCD芯片性能的評價。

背景技術

CCD作為一種重要的光電探測元件，其各項性能參數在很大程度上決定了探測系統的性能，因此，在研制探測系統時，需要選擇合適性能參數的CCD芯片。而CCD生產廠家提供的性能參數指標并不等于CCD應用中所需要的參數指標，因此，在研制CCD成像系統時，為了確保其選型的合理性、成像系統探測的穩定性及精確性，需要研制一套可以對CCD芯片各項性能參數進行精確標定的科學儀器。

目前，在國內隨著CCD的廣泛應用，一些科研單位相繼開發出具有特定功能CCD參數測量系統，但仍未形成統一的測量標準。其中，中國科學院長春精密儀器研究所于1994年研制了國內第一套CCD光電參量測試系統，并于2001年設計了一種新型的光路可伸縮的CCD器件光電參數測試裝置。合肥工業大學、大連理工大學、電子科技大學、清華大學、中國科學院西安光學精密機械研究所和中國科學院空間科學與應用研究中心等都根據各自的需求設計了具有針對性的CCD性能參數測量系統。但是，以上系統普遍存在以下幾個不足之處：未能實現低溫測量，使測量不夠精確，暗電流、噪聲等受環境溫度影響較大；通用性不夠，各自系統只能實現特定型號CCD的測量；光譜測量范圍較窄、光譜分辨率較低；測量的參數不夠全面，只測量了自己需要的參數。這些不足都嚴重影響了CCD性能參數測量的精度、通用性和全面性。

發明內容

本發明的目的在于針對上述已有技術的不足，提出一種CCD芯片性能參數的測量系統，以在較寬的光譜范圍300-1500nm內實現對不同類型的CCD芯片性能參數的全面測量，提高其測量的通用性和全面性。

為實現上述目的，本發明的測量系統包括：可調單色光源系統、積分球、暗室、主控電路系統和主控計算機，主控計算機分別與可調單色光源系統和主控電路系統雙向連接，可調單色光源系統通過積分球與暗室連接，其特征在于：

暗室與主控電路系統之間設有杜瓦瓶溫控室，待測CCD、標準探測器和PID溫控儀放置在該杜瓦瓶溫控室內；

主控電路系統包括：CCD通用驅動電路和USB通信電路，該CCD通用驅動電路，由時序模塊、電壓模塊和接口模塊構成，時序模塊用于提供不同CCD芯片成像所需的驅動時序，電壓模塊用于提供不同CCD芯片所需的驅動電壓，接口模塊用于連接不同CCD芯片的輸入和輸出。

待測CCD與CCD通用驅動電路連接；

標準探測器通過皮安表與USB通信電路連接。

所述的可調單色光源系統，由光譜范圍為200nm-2500nm、功率為500瓦的氙燈光源和單色儀組成，單色儀與主控計算機相連，其輸出光譜分辨率為10nm并且連續可調。

所述的積分球，采用直徑為20英寸的漫反射球體，其入口直徑為2英寸，出口直徑為4英寸，內表面涂層為Spectralon，輻射均勻度＞98％。

所述的暗室，采用木質結構，形狀為一個長方體，內部涂有黑色涂層，具有良好的不透光性，其頂端設有能夠活動的盒蓋，兩端各有一個開孔，分別密閉連接積分球出口和杜瓦瓶溫控室。

所述的待測CCD和標準探測器并行放置在杜瓦瓶溫控室中，同時接受均勻光照射，通過皮安表對標準探測器輸出的監測，保證測量條件相同和穩定。

所述的主控計算機，設有控制模塊和圖像處理模塊，該控制模塊由串口驅動子模塊和USB驅動子模塊組成，串口驅動子模塊控制單色儀，調節其輸出波長和分辨率，USB驅動子模塊控制主控計算機與USB通信電路之間相互通信，傳輸控制命令；該圖像處理模塊獲取圖像信息后計算出待測CCD的性能參數。

利用本發明系統進行CCD芯片性能參數測量的方法，包括如下步驟：

(1)將待測CCD安放在杜瓦瓶溫控室中，使其與標準探測器等高，通過調節PID溫控儀，設置好測量所需要的溫度，同時，密閉杜瓦瓶溫控室，并將其抽成真空；

(2)通過主控計算機，選擇需要測量的CCD性能參數，對可調單色光源系統輸出光譜波長等參數進行設定，產生需要的均勻單色光；

(3)待CCD溫度、標準探測器溫度以及均勻單色光穩定后，主控電路系統通過皮安表獲得標準探測器測得的輸出電流值，同時，控制待測CCD的曝光時間并讀取CCD的輸出信號，并通過USB總線將CCD響應的信號、皮安表測得的結果和CCD溫度信息上傳到主控計算機；

(4)主控計算機根據獲取的信息，計算出待測CCD的性能參數。

本發明具有如下優點：