8第八章CCD应用举例概述
《传感器与检测技术》课后习题：第八章(含答案)
第八章习题答案1．什么是光电效应，依其表现形式如何分类，并予以解释。
解：光电效应首先把被测量的变化转换成光信号的变化，然后通过光电转换元件变换成电信号,光电效应分为外光电效应和内光电效应两大类：a)在光线作用下，能使电子逸出物体表面的现象称为外光电效应;b)受光照的物体导电率1R发生变化，或产生光生电动势的效应叫内光电效应。
2．分别列举属于内光电效应和外光电效应的光电器件。
解：外光电效应，如光电管、光电倍增管等。
内光电效应，如光敏电阻、光电池和光敏晶体管等。
3．简述CCD 的工作原理。
解：CCD 的工作原理如下：首先构成CCD 的基本单元是MOS 电容器，如果MOS 电容器中的半导体是P 型硅，当在金属电极上施加一个正电压时，在其电极下形成所谓耗尽层，由于电子在那里势能较低，形成了电子的势阱，成为蓄积电荷的场所。
CCD 的最基本结构是一系列彼此非常靠近的MOS 电容器，这些电容器用同一半导体衬底制成，衬底上面覆盖一层氧化层，并在其上制作许多金属电极，各电极按三相（也有二相和四相）配线方式连接。
CCD 的基本功能是存储与转移信息电荷，为了实现信号电荷的转换：必须使MOS 电容阵列的排列足够紧密，以致相邻MOS 电容的势阱相互沟通，即相互耦合；控制相邻MOC 电容栅极电压高低来调节势阱深浅，使信号电荷由势阱浅的地方流向势阱深处；在CCD 中电荷的转移必须按照确定的方向。
4．说明光纤传输的原理。
解：光在空间是直线传播的。
在光纤中，光的传输限制在光纤中，并随光纤能传送到很远的距离，光纤的传输是基于光的全内反射。
当光纤的直径比光的波长大很多时，可以用几何光学的方法来说明光在光纤内的传播。
设有一段圆柱形光纤，它的两个端面均为光滑的平面。
当光线射入一个端面并与圆柱的轴线成θi 角时，根据斯涅耳（Snell ）光的折射定律，在光纤内折射成θj ，然后以θk 角入射至纤芯与包层的界面。
若要在界面上发生全反射，则纤芯与界面的光线入射角θk 应大于临界角φc （处于临界状态时，θr =90º），即:21arcsin k c n n θϕ≥=且在光纤内部以同样的角度反复逐次反射，直至传播到另一端面。
CCD原理
第八章光电传感器及其应用§８－１传感器及其特性一．传感器的组成：图8-1传感器组成方块图二．传感器的分类Ｐ１１３表７－１三．传感器的一般特性（一）．静态特性：线性度、灵敏度、迟滞、重复性１）线性度：传感器的输入——输出是线性关系。
１．优点如下：①．简化理论分析及设计计算；②．方便仪器定标和数据处理；③．使仪表度盘均匀刻度，工艺性好，精度高。
④．避免了非线性补偿。
２．只含有奇次非线性的传感器线性特性好（线性范围大）。
实际传感器一般为非线性，可表示为多项式（不考虑迟滞、蠕变）：y=a0+a1x+ a2x2+……+ a n x n不考虑零位输出a0①当仅有偶次非线性项（图b）y= a1x＋a２x２+ a４x４+……没对称性，零位附近线性范围窄，很少采用。
②当仅有奇次非线性项（图c）y=a1x＋a3x3+ a5x5+……y(-x)＝－〔a1x＋a3x3+ a5x5+……〕=- y(x)关于原点对称，零位附近线性范围宽，较多使用。
图8-2 传感器的静态特性例如：差动传感器就有较宽的线性范围。
差动传感器一边的输出为：y １=a 0+a 1x+ a 2x 2+……+ a n x n (例: sin θ) 另一边的反向输出为：y ２=a 0－a 1x+ a 2x 2+……+(-1)na n x n (例: -sin θ) 差动输出为：y= y １－y ２=2(a 1x ＋a 3x 3+ a 5x 5+…… ) (例: 2sin θ) 仅含有奇次非线性项，有较宽的线性范围。
３．线性度（误差）e 1=±Y max FS100℅Δmax : 最大非线性绝对误差； y FS ：输出满量程。
２） 灵敏度 Ｓn =dxdy对线性传感器: Ｓn =dx dy=y/x=a 1 即斜率 差动传感器：Ｓn = dxdy=d(y １-y ２)/ dx=2 a 1 比一般传感器的灵敏度高一倍。
３）e 2=±Y max FS∆100℅输出最大误差与满量程之比。
光电成像原理与技术Chapter-固体成像器件成像原理及应用
2
V1 V1
t2 t3 t4 t1 t5 t6 t7 t8
2
势阱深度
1
2
1
V2
t t
（ a）
（a）
t6 t7 t8
t V1 t V1
（ b）
2 V2
势阱深度
1
V2
t1
t5
（b）
二相时钟的脉冲波形
2018/11/11
单时钟脉冲二相CCD (a)φ2断开，(b) φ2开通
8.2. CCD的结构与特性
2018/11/11
3
t t1
1 2
1 2 3 4 5 6 7 8 9 N-Si衬底
Al栅电极
10 SiO2 （a）
1 V 2 0 3 0 t t2 1 V 2 V 3 0
电势
（b）
（c）
1 V / 2 2 V 3 0
1 0 2 V 3 0
VG的大部分压降 Vs 落在半导体表面的空间电荷区上，只 有小部分落到SiO2上。 故而，该形成反型层的空间上没有电子，只有空的电子 势阱，也就是说表面还处在载流子耗尽状态，这种耗尽 层从表面一直延伸到半导体内深处，此状态为“深层耗 尽状态”。 －这实际上是MOS电容器处于热非平衡状态。
Vs深耗 Vs强反
2kT N a Vs ln e ni
xd max
2018/11/11
4 s 0 F eN A
1 2
稳态下的MOS电容器－强反型状态
一旦出现反型层， 耗尽层厚度xd达到最大值，且不随VG而变化。 表面出现强反型状态时对应外加偏压VG为阈值 电压（开启电压），常用Vth表示。 由于反型层中的电子实际上是被限制在表面附 近能量最低的一个狭窄区域，故称为反型层沟 道。 P 型半导体的表面反型层由电子构成，故称 N 型 沟道。
ccd应用场景
ccd应用场景CCD（Charge Coupled Device）是一种常用于图像传感器的技术，具有高灵敏度、高分辨率和低噪声的特点。
它在许多领域中都有广泛的应用场景。
本文将从医疗、农业、工业和安防四个方面，介绍CCD的应用场景。
一、医疗领域CCD技术在医疗领域中有着重要的应用。
例如，在医学影像诊断中，CCD传感器可以捕捉X射线或超声波等影像信息，通过数字化处理后，医生可以清晰地观察患者的内部结构，准确地判断疾病的情况。
此外，CCD还可以应用于内窥镜、显微镜等医疗设备中，帮助医生进行病灶检测和手术操作。
二、农业领域CCD技术在农业领域也有着广泛的应用。
例如，农业无人机配备了CCD传感器，可以通过拍摄农田的高清图像，帮助农民判断作物生长情况、测量土壤水分含量、检测病虫害等。
这些信息可以帮助农民制定科学的农业生产计划，提高农作物的产量和质量，减少资源的浪费。
三、工业领域在工业领域，CCD技术被广泛应用于质量检测、自动化生产等方面。
例如，CCD传感器可以用于检测产品的表面缺陷、尺寸偏差等质量问题，提高产品的合格率和生产效率。
此外，CCD还可以用于机器人视觉系统中，实现对工件的精确定位、抓取和组装等自动化操作。
四、安防领域CCD技术在安防领域中也有着重要的应用。
例如，CCD摄像头可以用于监控系统，实时监测公共场所、商业建筑、居民小区等区域的安全情况。
通过CCD摄像头拍摄的图像和视频可以提供给安防人员进行监控和查证。
此外，CCD还可以用于人脸识别、车牌识别等安防技术中，提高安全性和便利性。
总结起来，CCD技术在医疗、农业、工业和安防等领域中都有着重要的应用场景。
随着技术的不断进步，CCD传感器的性能将进一步提升，应用范围也将更加广泛。
相信在不久的将来，CCD技术将在更多的领域中发挥重要作用，为人们的生活带来更多的便利和进步。
第八章CCD应用举例
数，再乘以单个高频时钟脉冲对应的尺寸(脉冲当量)。
被测尺寸= 计数值×脉冲当量
例:采用TCD1206进行尺寸测量时，计数值为50，脉冲当量 为14μm，则被测尺寸为50×14=700微米。这里，脉冲当量 就是当用CCD的复位脉冲作计数脉冲时的CCD的象元中心 距。 两种计数值获取方法：硬件逻辑电路、边沿计数
照明系统
照明系统主要由光源和聚光镜组成。 照明系统的作用是为了使目标物得到充分地照明，以保证像平 面有足够的照度。 光源经过聚光镜后，成像于物平面上的照明方法，称为临界照明。
优点:亮度高，结构简单（若忽略光能的损失，则光源像的亮度与光
源本身相同，因此，这种方法相当于在物平面上放置光源）
缺点：照度不均匀（如果光源表面亮度不均匀，或明显地表现出细小的
系统组成:线阵CCD. 光学成像系统. 计算机数据采集与处理
特点: Ø高分辨率、高灵敏度 Ø自扫描、非接触 Ø结构紧凑 Ø无需配合复杂的机械运动结构
一维尺寸的测量实例——玻璃管外径、壁厚尺寸测量仪器设计 用于玻璃管生产线，对相关尺寸进行实时监测，控制生产过程.
线阵CCD非接触外径测量仪典型应用:石英玻璃管成品测量仪 精度要求为0.01mm; 直径测量范围:20-50mm; 壁厚测量范围:1.65-9.5mm; 管长测量范围:1000-1600mm;
式中，L0为线阵CCD的像敏单元中心距，β为光学系统放大倍数
照明系统
☆玻璃管能否得到均匀照明对测量结果有 很大影响 ☆成像系统采用了物方远心光路 ☆照明系统需用柯拉照明与之相匹配 ☆光源为12V、100W的白炽钨丝灯，灯丝 尺寸为4mm×3mm
第8章-光电子技术应用举例
8.3 光盘存储
二、DVD与CD区别
DVD的特点是存储容量比现在的CD大得多 1．短波长激光 CD播放机和CD-ROM驱动器采用波长为780nm的红外光来读出盘 上的信息。DVD刻录机和播放机就需要采用波长更短的激光源。 2．大记录区域 DVD盘光道之间的间距由原来的1.6μm缩小至0.74μm，而记录信息 最小凹凸坑长度由原来的0.83μm缩小到0.4μm， DVD盘的记录区域从 CD盘的86 cm2提高到86.6 cm2。
8.2 摄像机和数码相机
单反相机是目前最流行的相机，“单反”是指用一个镜头反光， 取景和曝光共用一个镜头。在系统中，巧妙地设计了反光镜和五棱 镜。取景时，反光镜将光线反射到五棱镜上，再进入取景器，摄影 者可以直接观测到影像；拍摄时，将反光镜抬起，光线直接入射到 感光元件上。摄影和取景共用一个镜头，保证了取景时看到的景物 和拍摄的景物完全一致，解决了拥有独立取景镜头旁轴相机或双反 相机的视差问题
8.3 光盘存储
3．双面和多层记录. 使用盘片的两个面记录数据。
8.4 全息技术应用
一、全息干涉 全息干涉计量是指利用全息照相的方法获得两个光波一个光波是标 准波前，另一个光波是变形物体产生的变形波前，并使两光波进行干涉 度量比较的计量技术。 最常用的方法是单次曝光法、两次曝光法和时间平均法。
光电子技术基础
第8章光电子技术应用举例
厚德博学
求实创新
8.1光电成像系统的应用
一、线性CCD的应用
线阵ＣＣＤ常用于几何量的测量，如位移、直径等。图８.1（ａ）所示为用投影 方式测量某小型零件直径原理图，线阵ＣＣＤ放在被测对象后面，用平行光照射被
测目标，没有被被测目标遮挡的光线直接入射到ＣＣＤ单元上，而被被测物体遮挡
第八章 图像信息的光电变换2-1节
序信号；CMOS图像传感器采用顺序开通行、列开关的方式完成像
素信号的一维输出。因此，有时也称面阵CCD、CMOS图像传感 器以自扫描的方式输出一维时序电信号。
监视器或电视接收机的显像管几乎都是利用电磁场使电子束偏
转而实现行与场扫描，因此，对于行、场扫描的速度、周期等参数 进行严格的规定，以便显像管显示理想的图像。
(8-1)
式中thf为行扫描周期，而W/thf应为电子 束的行扫描速度，记为vhf，式可改写为
f=fx〃vhf
（8-2）
CCD与CMOS等图像传感器只有遵守上 述的扫描方式才能替代电子束摄像管，因
此， CCD与CMOS的设计者均使其自扫描制式与电子束摄像管相同。
8.2.2 电视制式
电视的图像发送与接收系统中，图像的采集（摄像机）与图像
当摄像管有光学图像输入时，则入射光子打到靶上。 由于本征层占有靶厚的绝大部分，入射光子大部分被本征 层吸收，产生光生载流子。且在强电场的作用下，光生载 流子一旦产生，便被内电场拉开，电子拉向N区，空穴被 拉向P区。这样，若假定把曝光前本征层两端加有强电场 看作是电容充电，则此刻由于光生载流子的漂移运动的结 果相当于电容的放电。其结果，在一帧的时间内，在靶面 上便获得了与输入图像光照分布相对应的电位分布，完成 了图像的变换和记录过程。
传感器件通过电子束扫描或数字电路的自扫描方式将二维光学图像 转换成一维时序信号输出出来。这种代表图像信息的一维信号称为 视频信号。视频信号可通过信号放大和同步控制等处理后，通过相 应的显示设备（如监视器）还原成二维光学图像信号。 视频信号的产生、传输与还原过程中都要遵守一定的规则才能 保证图像信息不产生失真，这种规则称为制式。
第二，要求相邻两场光栅必须均匀地镶嵌，确保获得最高的清晰度。
固体成像器件成像原理及应用
§8.4 增强型（微光）电荷 耦合成像器件
1、光学耦合像增强器型CCD（ICCD）
像增强器与CCD芯片的光纤耦合方式
§8.4 增强型（微光）电荷 耦合成像器件
光锥耦合ICCD结构
光学耦合的像增强CCD（ICCD)
光学耦合的像增强CCD（ICCD)
§8.4 增强型（微光）电荷 耦合成像器件
1、光学耦合像增强器型CCD（ICCD）
§8.2 CCD的结构与特性
三相SCCD的转移过程及时钟脉冲波形
§8.2 CCD的结构与特性
除了上述要求外，CCD中信号电荷的转移还必须沿确 定的路线进行，为此，需设计好沟道与沟阻，在沟阻的 部位做高掺杂，形成沟阻，从而确定沟道。
三相CCD俯视图
§8.2 CCD的结构与特性
三、CCD的结构 CCD由信号输入/输出电极、转移电极组成。 1、转移电极 按连接方式分为二相/三相/四相电极结构。
三相单层铝电极结构CCD
§8.2 CCD的结构与特性
为使CCD能在二相时钟脉冲驱动下工作，电极 须设计成不对称的结构，以保证电荷在不对称电 极下产生体内定向运动。
二相多晶硅栅极结构
§8.2 CCD的结构与特性
电极有方向性的二相CC D转移过程和时钟波形Βιβλιοθήκη §8.2 CCD的结构与特性
四电极结构CCD的奇数电极位于厚SiO2上，偶 数电极位于薄SiO2上。故即使在同一栅压下， 偶数电极下的耗尽层要深一些，以保证电荷产生 定向运动。
固体成像器件是指利用内光电效应工作在非真 空环境下的成像器件。
特点：体积小、重量轻、灵敏度高、寿命长、 低功耗、动态范围大。
例如：CCD、CID、CPD、SSPD
§8.1 CCD的物理基础与工作原理
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第八章 CCD应用举例37 总目录
8.1 CCD用于一维尺寸的测量
直径 条码 测量 识别
8.2 CCD用于轨道振动的非接触测量
8.3 CCD高精度细丝直径测量系统
8.4 线阵CCD在扫描复印中的应用 8.5 CCD用于数码相机
8.6 彩色线阵的工程应用
CCD应用举例
光学基础知识
1.焦点与焦面
像方焦点：无限远轴上的物点所对应的像点Fˊ
● 孔径光阑
限制成像光束大小的光阑
● 视场光阑
限制成像范围大小的光阑
物
L
A.S.
像
孔径光阑
视场光阑
y'
F
光学基础知识
❖ 入射光瞳——孔径光阑经其前面的光组在光学系统物空间 所成的像。入射光束的入口。 入瞳
❖ 出射光瞳——孔径光阑经其后面的光组在光学系统像空间 所成的像。出射光束的出口。 出瞳
❖ 主光线——由轴外一物点发出并通过入瞳中心的光线叫主 光线。
物方焦点：无限远轴上的像点所对应的物点F
物方焦面：过物方焦点的垂轴平面 像方焦面：过像方焦点的垂轴平面
焦距
A
A
(物方焦点) F
F/(像方焦点)
物方焦平面
垂轴放大率公式 （横向放大率）
β l l
像方焦平面 定义为像高与物高之比。
光学基础知识
光学系统中，对光束起限制作用的光学元件称为光阑。如透 镜的边框、光孔等。
照明系统
照明系统主要由光源和聚光镜组成。 照明系统的作用是为了使目标物得到充分地照明，以保证像平 面有足够的照度。 光源经过聚光镜后，成像于物平面上的照明方法，称为临界照明。
优点：亮度高，结构简单（若忽略光能的损失，则光源像的亮度与
光源本身相同，因此，这种方法相当于在物平面上放置光源）
缺点：照度不均匀（如果光源表面亮度不均匀，或明显地表现出细小的
④ 如果物体B1B2 沿光轴方向有所移动,不在位置A1处, 而在位置A2处时, 那么它的像面B1′ B2′ 将与光电器件接受面不重合，在光电器件上得到 的是B1′ B2′ 点的投影像。
⑤ 由于 B1′ B2′ 与M1M2 二者不重合, 使像点B1′ 、B2′ 在M1M2上形成弥 散斑。其中心仍为M1和M2点，按此投影像读出的长度仍为M2M1。这 就是说，上述物距改变并不影响测量精度。
被测玻璃管的最大外径，为28mm±0.4mm 壁厚的测量精度要求较高，为±0.05mm 因此，系统的测量范围应大于28.4mm
TCD1206UD线阵CCD为光电探测元件 它的像敏单元尺寸为0.014mm×0.014mm 像敏区的总长度为30.24mm 满足测量系统对视场与测量精度的要求
二值化电路
采用浮动阈值二值化
经过二值化电路进行二值处理，分出外径和壁厚信号。将外径、壁厚信
号送入到计算机数据采集系统，并在软件的支持下计算出玻管外径和壁厚值， 再与公差带值比较，得到偏差量。然后，一方面保存所测得的偏差量，另一 方面根据偏差的情况给出调整玻璃管的拉制速度和吹气量等参数，随时调节 玻璃管，并进行分选，将不合格的玻璃管淘汰。
S
t
[N1
(t)
N1(0)] [N2(t)
2N2(t) N1(t)
N2
(0)]
W
利用上式可以得到铁轨在垂直方向上振动的位移S(t)曲线。
检测原理
CCD的位置检测
为标定和检验轨道振动 的测量仪器，将黑白条标 志贴在标准的液压振动台 上。该振动台可以产生已 知振幅和频率的正弦波震 动。
图12-35所示为轨道振动测量仪对标准振动台进行实测所得到 的实测振动波形。根据实测数据分析，该仪器的振幅测量范围 为0.1~200mm，测量精度优于0.lmm。
式中，L0为线阵CCD的像敏单元中心距，β为光学系统放大倍数
照明系统
☆玻璃管能否得到均匀照明对测量结果有 很大影响 ☆成像系统采用了物方远心光路 ☆照明系统需用柯拉照明与之相匹配 ☆光源为12V、100W的白炽钨丝灯，灯丝 尺寸为4mm×3mm
线阵CCD的选择
测量范围和测量精度是选择CCD的主要依据
用线阵CCD光电传感器对铁轨的震动进行非接触的测量方 法，该方法适用于桥梁等构件振动的非接触测量。
运用光学、电子学、CCD光电传感技术与微机数据处理技 术相结合，克服了接触式测量方法的缺点，同时，能进行多点 振动的测量，具有造价低、灵敏度高、安全性好等优点。
8.2 CCD用于轨道振动的非接触测量
铁轨受到机车的激励会产生受迫振动，当振 动量级过大时会使铁轨产生裂纹、疲劳、断 裂、接触面磨损、紧固件松动，从而提前报 废，严重时甚至会造成车毁人亡的惨痛事故， 因此在机车行车过程中对铁轨的振动状况检 测已成为铁路部门的重要课题。
人眼与照相机
眼睛如同一只自动变焦和自动 改变光圈大小的照相机。从光学角 度看，眼睛中三个最重要的部分是 水晶体、瞳孔和网膜，它们分别对 应与照相机中的镜头、光阑和底片。
8.1 CCD用于一维尺寸的测量
图像传感器用于尺寸测量的技术是非常有效的非接触检测 技术，广泛地应用于各种工件的在线检测和高精度、高速度的 检测技术领域。
① 在物镜L 的像方焦平面F′处设置孔径光阑, 即物镜的出瞳, 其入瞳位于物 方无限远处。
② 物体B1B2上各点发出的光束经物镜L后, 其主光线通过光阑中心所在的 像方焦点F′ , 而其物方主光线均平行于光轴。
③ 如果物体B1B2正确地位于光电器件接受面 M1M2 相共轭的位置A1 处, 则在光电器件上像的长度为M1M2;
轨外侧的黑底白条图案经光学成像物镜成像到线阵CCD的光敏 面上，线阵CCD的输出端将得到如图所示的输出信号U0。
线阵CCD输出的U0信号经二值化电路处理后得到图所示的二 值化方波脉冲，脉冲的前沿对应于黑白边N1，而后沿对应于白黑 边N2。任一时刻白条中心值N应为
N t N1 t N2 t
2
设轨道在没有受到机车的冲击时的初始(t＝0时)位置为 N(t)=N(0)，当轨道受激振动时（t≥0），轨道上的白条图像在线 阵CCD的像敏单元阵列上做上、下的振动。线阵CCD不断地输 出白条像在像面上不同位置的视频信号U0。经二值化处理电路 得到每个积分时间内的二值化方波，经数据采集电路得到轨道
系统组成：线阵CCD. 光学成像系统. 计算机数据采集与处理
特点： ➢高分辨率、高灵敏度 ➢自扫描、非接触 ➢结构紧凑 ➢无需配合复杂的机械运动结构
一维尺寸的测量实例——玻璃管外径、壁厚尺寸测量仪器设计 用于玻璃管生产线，对相关尺寸进行实时监测，控制生产过程.
线阵CCD非接触外径测量仪典型应用：石英玻璃管成品测量仪 精度要求为0.01mm; 直径测量范围:20-50mm; 壁厚测量范围:1.65-9.5mm; 管长测量范围:1000-1600mm;
• CCD测出的是被测物体像的尺寸。
• 由于光学成像系统的横向放大倍率为β，所
以被测物体的尺寸
• 式中，D/为被测物的像的尺寸；n为所测的 脉冲数；M为脉冲当量（当用CCD的复位脉 冲作计数脉冲时，脉冲当量M为CCD的象元 中心距）；β为光学成像系统的放大倍数。
玻璃管测量工作波形图
玻璃管外径的值 玻璃管的壁厚
对CCD像面的光强进行采样，以便消除背景光的 不稳定带来的影响
VCCd
峰值保持
Vth
缓冲级 CR
缓冲级 RW
R2
VH
R1
阈值比较器
Vbin
图 3 浮动阈值电路
浮动阈值 固定阈值
正确二值化波形 不正确二值化波形
8.2 CCD用于轨道振动的非接触测量
振动测量与试验一直是工程技术界重视的课题，对于航空 航天、动力机械、交通运输、军械兵器、能源工业、土木建筑、 电子工业、环境保护等尤为重要。
另外还完成石英玻璃管的 截面积、椭圆度、偏壁度、 弯曲度、管重等参数的测 量
一维尺寸的测量实例——玻璃管外径、壁厚尺寸测量仪器设计
（一） 玻璃管内、外径尺寸测量控制仪器的技术要求
(1) 被测的玻璃管外径尺寸分为Φ20mm，Φ28mm两种， 整 个测量仪器的测量范围应大于28mm； (2) 仪器测量精度的要求分别为外径Φ20土0.3mm, Φ28土 0.4mm，壁厚1.2土0.05mm，2土0.07mm； (3) 仪器显示内容分别为实测玻璃管的直径、玻璃管的壁厚 值、上下偏差值及超差报警； (4) 仪器执行的过程控制为：玻璃管拉制速度、吹气量及玻 璃管产品的质量的筛选等控制。
位置N(t)值。
N(t)值与轨道的时间位移量S(t)的关系为 S t [N (t) N 0] l
式中，l为CCD两相邻像元的中心距；
β 为光学成像系统的横向放大倍率。 N 0 N1 0 N2 0
2
β可以通过已知的白条宽度W随时进行标定
l N2 t N1 t
W
从而得到时间位移量S(t)与测量值N1 (t)与N2 (t)的关系
结构，如灯丝等，则会使物体表面照度不均匀，从而使接受器上的光能量分布 不均匀，而影响成像质量和测量精度 ）
照明系统
为了克服临界照明中物面光照度不均匀的缺点，采用柯拉照明。 柯拉照明：将光源成像在物镜的入射光瞳处。
柯拉镜
光源经柯拉镜成像在视场光阑处；柯拉镜经聚光镜成像于物 平面上；聚光镜把它焦点处的视场光阑成像于无限远，与成 像物镜的入瞳重合（设物镜的入瞳位于无限远）。
测试系统组成
CCD的选择: TCD1500C 5340像元 7*7um
检测原理： 铁轨外侧贴黑底白条，经光学系统成像（透镜部分） 到CCD光敏元上，振动改变白条在CCD的像移动，
关系式： S=(N-N0)•L/β
其中：S为轨道位移，β为光学系统放大系数，N为白条 像中心对应的值
8.3 CCD高精度细丝直径测量系统
1. 概念： 为了消除像平面位置的放置误差而引起的测量误差，在物镜的 像方焦平面上加入一个光阑作为孔径光阑，入瞳则位于物方无 穷远，称为“物方远心光路”。