嵌入式線陣ccd暗噪聲檢測裝置及測試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于線陣CCD領(lǐng)域，具體涉及一種線陣CCD暗噪聲檢測裝置及測試方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 線陣CCD(Charge Coupled Device,電荷稱合器件）是一種光電轉(zhuǎn)換元件，具有 成本低、靈敏度高等特點(diǎn)，在工業(yè)檢測、條碼掃描、文件掃描、光譜測量等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng) 用。理想情況下，CCD各像元的感光特性是完全一致的，在沒有光照的情況下，其輸出信號 電壓幅值應(yīng)該為零。然而，由于材料和工藝等原因，在相同光強(qiáng)作用下，各像元的輸出不盡 相同，而且，在沒有光信號的情況下，其依然有信號輸出，即CCD的暗噪聲，且輸出信號電壓 幅值大小和器件溫度及積分時間相關(guān)。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，系統(tǒng)獲得的信號大小除了實(shí)際 的光強(qiáng)信號外，還包含此時的暗噪聲信號幅值。CCD的暗噪聲是評價(jià)CCD性能好壞的一個重 要參數(shù)，選用的CCD是否合適，決定著一個測量系統(tǒng)的成敗。
[0003] 不同的應(yīng)用場合下，由于(XD工作的溫度和積分時間不同，同一塊(XD同一像兀的 噪聲大小也不相同，一般情況下，CCD噪聲水平會隨工作溫度的升高和積分時間的增長而增 加。為了能夠獲得較準(zhǔn)確的信號，必須對所選用CCD在不同條件下的噪聲水平有明確的了 解，以便在信號處理過程中進(jìn)行修正，從而提高系統(tǒng)測量的準(zhǔn)確度，提升產(chǎn)品的性能和競爭 力。同時，在已知不同條件下CCD暗噪聲的情況下，可對系統(tǒng)的工作條件起到指導(dǎo)作用，t匕 如可以根據(jù)測量結(jié)果給定系統(tǒng)工作的溫度范圍及積分時間范圍等。
[0004] 目前，沒有專門針對CCD暗噪聲進(jìn)行檢測的裝置，標(biāo)定CCD暗噪聲多采用的方法是 用戶依據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況來標(biāo)定特定條件下的CCD暗噪聲，由于無法系統(tǒng)得知整個CCD暗噪 聲的情況，因此也難以實(shí)現(xiàn)購買儀器前選用適宜的線陣CCD，只能憑借經(jīng)驗(yàn)或在儀器購置后 通過實(shí)驗(yàn)確定C⑶的型號是否合適。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明是為解決上述問題而進(jìn)行的，通過提供一種嵌入式線陣CCD暗噪聲檢測裝 置及檢測方法，使得系統(tǒng)測試不同條件下的CCD暗噪聲得以實(shí)現(xiàn)。
[0006] 本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：
[0007] 本發(fā)明提供的用于檢測線陣CCD暗噪聲信號幅值的嵌入式線陣CCD暗噪聲檢測裝 置，具有這樣的特征，包括：溫度控制單元，用于控制線陣CCD的工作溫度，包括溫度調(diào)節(jié)組 件、溫度感應(yīng)組件以及溫度調(diào)節(jié)組件驅(qū)動器件，溫度調(diào)節(jié)組件在溫度調(diào)節(jié)組件驅(qū)動器件的 驅(qū)動下，用于改變線陣C⑶的工作溫度，溫度感應(yīng)組件用于感應(yīng)線陣C⑶工作溫度的變化； 遮光單元，覆蓋于線陣CCD外側(cè)，用于遮擋照射在線陣CCD上的光線；以及CCD檢測單元，和 溫度控制單元連接，用于檢測不同溫度和不同積分時間下線陣C⑶暗噪聲信號幅值，其中， CCD檢測單元可產(chǎn)生線陣CCD工作時序，線陣CCD工作時序驅(qū)動線陣CCD工作，開始輸出信 號，即，CCD暗噪聲信號，同時，線陣CCD工作時序還用于控制檢測條件中的積分時間。
[0008] 本發(fā)明提供的嵌入式線陣C⑶暗噪聲檢測裝置，還可以具有這樣的特征，還包括： C⑶固定單元，包括用于固定線陣C⑶的鎖緊件。
[0009] 本發(fā)明提供的嵌入式線陣C⑶暗噪聲檢測裝置，還可以具有這樣的特征：C⑶檢測 單元具有人機(jī)交互界面、微控制器件、可編程邏輯器件、電平轉(zhuǎn)換器件、信號調(diào)理電路、高精 度模數(shù)轉(zhuǎn)換器件、數(shù)據(jù)緩沖器件、顯示組件以及通訊組件，人機(jī)交互界面、可編程邏輯器件、 數(shù)據(jù)緩沖器件、顯示組件以及通訊組件和微控制器件連接，電平轉(zhuǎn)換器件、高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換 器件以及數(shù)據(jù)緩沖器件和可編程邏輯器件連接，電平轉(zhuǎn)換器件通過線陣CCD和信號調(diào)理電 路、高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換器件以及數(shù)據(jù)緩沖器件還形成一個順序連接。
[0010] 本發(fā)明提供的嵌入式線陣C⑶暗噪聲檢測裝置，還可以具有這樣的特征，還包括： 存儲單元，和微控制單元連接，用于存數(shù)線陣CCD暗噪聲的測試數(shù)據(jù)。
[0011] 本發(fā)明提供的嵌入式線陣C⑶暗噪聲檢測裝置，還可以具有這樣的特征：固定單 元和溫度感應(yīng)組件焊接于一塊印刷電路板上。
[0012] 本發(fā)明提供的嵌入式線陣C⑶暗噪聲檢測裝置，還可以具有這樣的特征：印刷電 路板上還設(shè)置有和線陣CCD、溫度調(diào)節(jié)組件以及溫度調(diào)節(jié)組件驅(qū)動器件連接的第一接插件。
[0013] 本發(fā)明提供的嵌入式線陣C⑶暗噪聲檢測裝置，還可以具有這樣的特征：C⑶檢測 單元中還設(shè)有第二接插件，C⑶檢測單元通過第二接插件和第一接插件的連接實(shí)現(xiàn)與CXD 固定單元以及溫度控制單元的連接。
[0014] 本發(fā)明提供的嵌入式線陣C⑶暗噪聲檢測裝置，還可以具有這樣的特征：信號調(diào) 理電路包含順序連接的電壓跟隨電路、反相電路以及放大電路三部分，電壓跟隨電路作為 與后級電路間的緩沖器，避免后級電路對CCD輸出信號造成干擾，反相電路用于將CCD輸出 信號即，暗噪聲信號的相位反轉(zhuǎn)180°，放大電路用于將CCD暗噪聲信號進(jìn)行放大，提高系 統(tǒng)的靈敏度和測量精度。
[0015] 一種線陣C⑶暗噪聲的檢測方法，具有這樣的特征，包含下列步驟：
[0016] 步驟1，在人機(jī)交互界面中設(shè)定檢測條件，微控制器件根據(jù)用戶的輸入?yún)?shù)，首先 控制溫度調(diào)節(jié)組件驅(qū)動器件設(shè)定線陣CCD的工作溫度，并實(shí)時檢測來自于溫度感應(yīng)組件的 溫度變化，當(dāng)檢測到線陣CCD的工作溫度為設(shè)定溫度時，向可編程邏輯器件發(fā)出數(shù)據(jù)采集 開始信號；
[0017] 步驟2,可編程邏輯器件在收到微控制器件發(fā)出的開始進(jìn)行數(shù)據(jù)采集信號后，產(chǎn)生 線陣CCD、高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換器件以及數(shù)據(jù)緩沖器件工作時序，并控制線陣CCD、高精度模數(shù) 轉(zhuǎn)換器件以及數(shù)據(jù)緩沖器件同步工作；
[0018] 步驟3,可編程邏輯器件輸出的線陣CCD工作時序在經(jīng)電平轉(zhuǎn)換器件將可編程邏 輯器件電平轉(zhuǎn)換到線陣CCD工作電平后，驅(qū)動線陣CCD工作，線陣CCD開始輸出信號，即CCD 暗噪聲信號；
[0019] 步驟4,在C⑶工作時序的驅(qū)動下，經(jīng)預(yù)定積分時間后，線陣C⑶內(nèi)存儲的電荷信號 從信號輸出端轉(zhuǎn)移出來，轉(zhuǎn)移出的電荷信號經(jīng)信號調(diào)理電路進(jìn)行反相和放大；
[0020] 步驟5,高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換器件在可編程邏輯器件的控制下將步驟4中的輸出信號 轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，并將數(shù)字信號存儲于數(shù)據(jù)緩沖器件中；
[0021] 步驟6,微控制器件從數(shù)據(jù)緩沖器件內(nèi)讀取步驟5中的數(shù)字信號到內(nèi)存中，根據(jù) 信號調(diào)理電路的增益值將讀取數(shù)據(jù)換算成線陣CCD的實(shí)際輸出值，并控制顯示組件進(jìn)行顯 /Jn 〇
[0022] 本發(fā)明提供的線陣CCD暗噪聲檢測方法，還可有具有這樣的特征：針對不同型號 的線陣CCD，可利用可編程邏輯器件編寫不同的驅(qū)動程序，以滿足不同線陣CCD暗噪聲的測 量需要。
[0023] 發(fā)明作用與效果
[0024] 本發(fā)明提供了一種嵌入式線陣CXD暗噪聲檢測裝置及測試方法，嵌入式線陣CXD 暗噪聲檢測裝置具有用于固定線陣CCD的CCD固定單元，由溫度調(diào)節(jié)組件、溫度感應(yīng)組件以 及溫度調(diào)節(jié)組件驅(qū)動器件組成的溫度控制單元，遮光單元以及用于檢測CCD暗噪聲CCD檢 測單元，CCD檢測單元通過其內(nèi)的第二接插件與同CCD固定單元焊接于同一塊印刷電路板 上的第一接插件相連，實(shí)現(xiàn)與C⑶固定單元以及溫度控制單元的連接，本發(fā)明提供的嵌入 式線陣CCD暗噪聲檢測裝置是針對線陣CCD的全自動暗噪聲測量儀器，依據(jù)其測試方法，可 以測量線陣C⑶在不同溫度、不同積分時間下各個像元的暗