[發明專利]一種CCD性能參數自動標定裝置及方法

有效

• 申請號: 201310468843.X
• 申請日: 2013-09-30
• 公開（公告）號: CN103499434A
• 公開（公告）日: 2014-01-08
• 發明（設計）人: 龍江波;趙建科;段亞軒;李坤;田留德;薛勛
• 申請（專利權）人: 中國科學院西安光學精密機械研究所
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 楊引雪

1.一種CCD性能參數自動標定裝置，其特征在于：包括依次連接的控制模塊、脈沖激光器、積分球、機械快門、被測CCD探測器及主控計算機；

所述控制模塊包括產生時鐘信號的時鐘脈沖產生電路、且依次連接的脈沖寬度自動調節電路、輸出脈沖驅動能力放大電路、電源模塊；

所述控制模塊還包括分別與脈沖寬度自動調節電路和機械快門連接的快門控制電路及分別與脈沖寬度自動調節電路和被測CCD探測器連接的CCD觸發信號輸出電路；

所述電源模塊包括激光器驅動電源和電源溫度采集系統，電源模塊還與脈沖激光器和脈沖寬度自動調節電路相連。

2.一種CCD性能參數自動標定方法，其特征在于：包括以下步驟：

1】脈沖激光器輸出脈沖激勵周期為T，通過時鐘脈沖產生電路產生頻率為1Hz的時鐘信號；將初始脈沖寬度設置為脈沖激光器輸出脈沖激勵周期，其頻率穩定度＜1×10^-9，頻率準確度＜1×10^-7；

2】在自動測試開始前2s，CCD觸發信號輸出電路觸發被測CCD探測器曝光，此時的圖像數據為暗電流；

3】脈沖寬度自動調節電路每一周期測試完成后將下一周期脈沖寬度自動按n×Tμs自動遞增，n,1.2.3…2000；

4】輸出脈沖驅動能力放大電路將1Hz脈沖信號經功率放大后輸出給電源模塊，保證其驅動能力；通過（3）～（4）的過程控制脈沖激光器的線性輸出；

5】電源模塊內的溫度采集系統將溫度信息傳回給脈沖寬度自動調節電路；

5.1]當激勵電源溫度高于激光器輸出相對穩定性+1%對應的溫度限定值時，輸出能量超過預計穩定值，脈寬自動調節電路會縮短脈寬，使輸出能量降低到穩定值；

5.2]當激勵電源溫度低于激光器輸出相對穩定性-1%對應的溫度限定值時，輸出能量低于預計穩定值，脈寬自動調節電路加長脈寬，使輸出能量升高至穩定值；

6】脈沖激光器輸出激光通過積分球達到勻光的目的；

7】在脈沖激光器觸發脈沖信號前10ms，CCD觸發信號輸出電路觸發被測CCD探測器提前曝光，自動測試功能啟動；

8】在步驟7】的同時，快門控制電路驅動機械快門打開，機械快門響應時間為10ms；在快門打開控制信號觸發10ms后，脈沖激光器輸出脈沖寬度自動調節電路觸發脈沖激光器在脈寬為T的時間內輸出，被測CCD探測器對脈沖激光響應；

脈沖激光器停止輸出后，快門控制電路關閉機械快門，被測CCD探測器停止曝光，機械快門的關閉保證面陣CCD在幀轉移時不出現拖尾；每下1秒，脈沖激光器觸發脈沖信號前10ms，CCD觸發信號輸出電路觸發被測CCD探測器提前曝光，重復步驟8】，且每次系統觸發完成后，脈沖激光器輸出脈沖寬度自動調節電路會自動重復步驟3】、步驟4】；

9】主控計算機通過被測CCD探測器采集到的圖像數據，由暗電平灰度V_n和飽和灰度V_s通過公式SNR=20lgV_S/V_n計算得到信噪比測試結果；

10】由暗電平圖像數據至飽和圖像灰度數據作為Y軸坐標點，以激光器輸出能量作為X軸坐標點，繪制響應曲線；通過響應曲線計算CCD響應非線性度；

11】由飽和圖像灰度90%對應的觸發脈沖激光器脈沖寬度所包含的激勵周期數N₁與暗電平灰度圖像所對應的激光器脈沖寬度所包含的激勵周期數N₂之比（即N₁/N₂），得出CCD動態范圍。