基于传递函数的光谱数据处理方法研究

传递函数是评价一个系统性能的重要参数,是信息处理与分析的主要手段之一.本文首先使用理论模拟分析了使用传递函数方法处理光谱测量数据的可行性,然后通过对中值滤波和Db3小波滤波方法的比较,选取中值滤波对光谱数据去噪,在此基础上,将传递函数方法用于线阵CCD光谱仪实测数据处理并得到了实验验证.实验结果表明,本文给出的基于传递函数的光谱数据处理方法可行,经本方法处理后,可以进一步提高仪器的测量精度和分辨率,为CCD光谱仪的广泛应用提供了可能.     

小型光纤光谱仪的研制

通过ZEMAX光路优化设计,采用CPLD和USB接口技术以实现CCD高速驱动和数据传输。该系统使用光纤束进行导光、平面衍射光栅对采集到的光分光后,由线阵CCD进行光电转换;并利用相关双采样技术,获得相应光强分布数据,再利用最小二乘法对光谱仪进行标定。研究结果表明该光谱仪波长准确度优于1nm,波长重复误差小于0.2nm。     

一种基于AVR单片机的线阵CCD测量系统

线阵CCD(charge coupled device)用于精密光谱测量时,将会对与之配套的驱动和数据采集电路产生一些特殊要求.基于高速AVR单片机的驱动器和相关的数据采集系统可以在计算机程序中设定移位频率和积分时间,从而扩大了测试的光强范围和提高了信噪比,使CCD测量系统工作在合理状态.这一驱动器和数据采集系统用EPP(enhanced parallel port)协议与计算机通讯,与传统的系统相比较具有新的优点,是一种开创性的工作.该CCD系统已用于实验,文章最后给出了测量得到的汞灯的光谱.     

基于线阵CCD的石材连续磨机测量系统

目的提出一种基于机器视觉的石材连续磨机在线测量系统,提高石材磨机板材尺寸测量系统的精度和寿命.方法采用在石材磨机上架设线阵CCD相机的方式实现在线测量,根据光学成像原理,建立像素尺寸和物理尺寸的换算模型.通过测量不同石板灰度值,分析得到最佳阈值.应用最佳阈值提取石板宽度方向上扫描的边界坐标值,并通过换算模型,得到石板宽度数据.最后通过绘制机械测宽式与线阵CCD测宽式两种方法的测量的板材轮廓对比图进行误差对比分析,验证本系统的可行性与优越性.结果对多种常用石材进行灰度值检测和对比,获得最佳灰度值检测阈值为150.通过测量数据轮廓对比图可以看出采用线阵CCD获得的尺寸图形更接近石板的真实轮廓,比传统的机械式测量方法在精度上有很大的提高.测量精度达到2 mm.结论通过测量试验证明,该测量系统满足石材企业生产需求,并对不同颜色的石板都有较强的适应性可以有效地减少误差、提高工作效率.     

线阵CCD传感器构成的高精度尺寸检测系统

介绍了线阵CCD传感器的工作原理、器件选择及参数确定、线阵CCD构成高精度尺寸检测系统的组成及其光学系统设计。提出了采用高速CCD视频数据采集电路、带阈值与积分反馈的二值检测电路及数字图像处理技术等措施来提高CCD检测系统测量精度的方法;并给出了应用高分辨率线阵CCD构成微机辊形检测系统的应用实例。实验结果表明,该系统具有较高的检测精度。     

面阵CCD对汞灯衍射光谱的采集与实时测量

设计了一个面阵CCD光谱采集测量系统,提出了一种波长和频率测量的新方法.运用衍射光栅得到汞灯的衍射光谱线,利用面阵CCD采集光谱图像,编写程序对采集图像进行处理,得出各谱线的波长和频率.该方法可实现实时测量且具有较高的测量精度.     

激光-线阵CCD技术的热轧机辊形检测系统

应用激光—线阵CCD成像技术，提出了一种高速、高精度热轧机辊形检测方法，阐述了激光—线阵CCD工作原理及CCD视频信号图像处理技术，介绍了激光—线阵CCD热轧机辊形检测系统。采用新的自适应快速边缘聚焦法。有效地降低了噪音对成像质量的影响，提高了处理数据的速度，使图像得到有效增强，成功地解决了除噪、边缘检测和特征信息提取等关键技术，并通过实验进行了验证。     

基于线阵CCD的烟卷直径实时监测系统

设计与实现了一个基于线阵CCD的烟卷直径实时监测系统,该系统的硬件由光源、准直系统、线阵CCD和处理电路等部分组成.光源产生的发散光经过被测烟卷后投射到线阵CCD上,获取线阵CCD上的电平信号,使用微分二值化算法对电平信号进行处理,可以得到被测烟卷的直径数据.使用工程样机测试表明,该系统对烟卷直径的测量精度可以达±15μm.     

基于DSP技术的CCD测量系统构建

数字信号处理器（DSP）技术的线阵CCD测量系统由四部分构成：线阵CCD传感器,模数转换器（ADC）,DSP处理器,主机等。在讲述CCD光采集和模数转换器的工作原理之后,结合DMA技术,介绍了DSP存储器双缓冲区工作原理。最后对DSP处理器与主机间的通信方式进行了陈述。系统很好地满足了实时控制系统的连续检测要求以及系统体积精小而容易装配等特点。     

利用线阵CCD对物体振动精密测量的研究

介绍了一种采用线阵CCD测量物体振动的方法。该方法采用线阵CCD作为光电传感器件,通过对CCD输出信号进行二值化处理并从计算机获得数字式信号,从而实现对物体的振幅、频率和相位等相关参数的精确检测。实验结果表明,与其他传统的检测方法相比,该方法非接触测量、操作简单、精确度高、稳定可靠等优点,可应用到各种机械振动的检测中。     

透过率起伏频谱空间相关法颗粒测量技术

设计了一种新的透过率起伏频谱空间相关法颗粒测量装置,采用一束线光束作为入射光照射颗粒,一维线阵CCD传感器与线光束对应放置作为透射光的探测器,通过对接收的光信号作相关处理得到透过率起伏频谱.对透过率起伏频谱做了数值计算,同时也实现了TFS-SC在实验上的测量,从透过率起伏频谱中获得了颗粒粒径及浓度信息.实验结果表明:透过率起伏频谱空间相关法不受流场影响.     

基于静态干涉系统的井下甲烷浓度实时监测系统的研究

为了保证井下工作安全,设计了一种CH4实时在线监测系统。在分析了CH4气体特征吸收光谱的基础上,系统采用静态傅里叶变换干涉具及柱面镜等组成。通过线阵CCD采集静态干涉条纹,由光谱分析算法求出各个波长上的光强衰减度,最后通过比尔-朗伯定理、浓度程长积公式等反演CH4气体的浓度。仿真计算了光源光强、出射光强与瓦斯浓度的函数关系,验证了采用5 m W的DFB激光器,可以保证变化区域基本线性。系统采用分子筛过滤处理的方法,克服了目前光谱检测系统无法在井下复杂环境应用的难题。实验显示,在5 cm的气室中,经分子筛过滤保护的光谱探测系统可以在潮湿、粉尘的环境中稳定工作。采用傅里叶变换光谱分析法求解CH4浓度时,最小探测精度可达0.01%。     

基于AOTF的高光谱偏振红外焦平面非均匀性校正

针对在高光谱偏振成像系统中,由于红外面阵探测器CCD像元响应的不均匀性引起像素误差,提出了一种适于AOTF的高光谱偏振红外焦平面非均匀性校正的方法。本文采用积分球进行辐射定标,分析输出辐照度和像元响应的关系,提出了曲线拟合方法,此方法加快了运算速度并使得输出非均匀性减小了90%以上。根据实验结果对粗糙度进行对比分析,场景的粗糙度降低了20%以上,得到在单色光和复色光下粗糙度一致,解决了在高光谱全偏振成像时CCD对其造成的影响,从而使得光谱精度更高。     

IBM—PC机控制的CCD摄象系统

阐述了一种由图象数字化仪，ＰＣ３８６计算机，Ｓｕｎ／Ｓｐａｒｃ工作站组成的ＣＣＤ摄象系统。主要讨论了ＰＣ机与图象数字化仪的接口问题。     

实验中采用CCD光谱测量原理的初步研究

利用物质辐射的特征光谱,分析物质的化学成分和研究物质的结构是光谱分析的基本内容。利用大学物理实验中线阵CCD（电荷耦合器件）作传感器件光谱分析的方法进行理论和实验研究。该系统主要由光栅、CCD传感器及数据采集卡、计算机等部分组成。实验表明该测量系统具有较高的测量精度,特别适用于瞬态过程的光谱分析。     

环境光对CCD检测的影响及其解决办法

讨论了生产线上环境光对ＣＣＤ检测的影响及其解决办法。利用ＣＣＤ输出信号中的测试像元信号控制光源直流供电电压，构成ＣＣＤ自动调光光源，以保证ＣＣＤ光敏面的暴光量略小于饱和暴光量，提高ＣＣＤ检测输出信号的信噪比。     

一种高精度CCD测试系统的非均匀性校正方法

针对高精度光电耦合器件(CCD)测试系统中像素的非均匀性给测试结果带来较大误差的问题,根据引起图像像素非均匀性噪声的特性,建立了对应的图像模型.采用自适应阈值分割算法将图像二值化分离出有效使用像素,并提出了一种采用两点线性方法对非均匀性像素进行校正的算法.仿真实验采用高速面阵CCD采集由激光器发射的圆形光斑图像,并通过计算图像光斑的中心坐标进行了验证.结果表明,该算法能够将图像的复杂背景与光斑分离,可校正其像素的非均匀性,稳定光斑的像素灰度值.在相同条件下连续采集图像,图像光斑的中心坐标稳定.     

用CCD测量汞干涉条纹(谱线)的宽度

介绍了运用鲁末－盖格板及棱镜光谱仪得到了某一波长谱线的干涉条纹，用CCD拍摄和计算机处理，能快捷地得到该谱线宽度的方法。     

线列阵CCD智能遥测系统

本文给出了一种线列阵CCD智能遥测系统.文中提出以线列阵CCD输出脉冲的包络线信号作为摄取目标的特征.对CCD产生的正弦型、高斯型、矩形型、脉冲型等几种输出包络信号进行了傅里叶频谱分析,在非图像显示的场合下,可较大地降低采样频率,提高实时性,用较少的数据量实现对目标的特征抽取、分析、识别等处理.     

基于双线阵CCD的交汇测量模型及布站方式研究

针对靶场测量中立靶密集度参数的测量需求,基于交汇测量原理,对双线阵CCD交汇测量的模型进行了分析。详细推导了交汇测量时计算坐标的数学模型,并针对不同数学模型进行了讨论。由于双线阵CCD交汇测量模型不需要在有效定位范围内布置多个传感器,系统复杂程度和成本均与需要定位的面积无关,因此在大型定位系统中占有优势。