北航_仪器光电综合实验报告_彩色线阵CCD传感器系列实验
光电检测与显示实验五 线阵CCD应用实验
实验5 线阵 C CD 应用实验电荷耦合器件（Charge coupled devices）是70年代初期发现的新型集成光电传感器件。
它有线阵列与面阵列两种基本类型，各有不同的工作原理与特性。
它们的应用为机器视觉领域的改革创新立下了汗马功劳，使机器有了获取70%以上信息的能力，加之它易于与计算机配合，使机器安装“眼睛”与“大脑”成为可能，使机器走向自动化、智能化的趋势进入现实阶段。
线阵CCD的工作原理简单，易于掌握，而它在机器视觉领域的地位举足轻重。
线阵CCD 通常用于工业领域的非接触自动检测设备上，尤其是自动化生产过程或生产线上，用作在线非接触光电检测设备或俗称为“电眼”。
非接触检测物体的尺寸、运动速度、加速度、运动规律、位置、面形、粗糙度、变形量、光学特性变化、条码信息和其他应用。
本实验共有9 项实验容，前2 项实验属于原理性或认识性实验，实验3~9 属于典型应用的实验，学生通过这些代表性的应用实验能够充分认识与理解线阵CCD 在工业领域非接触测量工作中的重要地位。
（一）线阵CCD 原理与驱动特性一、实验目的1、掌握彩色线阵CCD开发应用实验仪的基本操作和功能。
2、掌握用双踪迹示波器观测二相线阵CCD驱动脉冲的频率、幅度、周期和各路驱动脉冲之间的相位关系等测量方法。
3、通过对典型线阵CCD 驱动脉冲的时序和相位关系的观测，掌握二相线阵CCD的基本工作原理，尤其要掌握RS 复位脉冲与CR1、CR2 驱动脉冲间的相位关系，分析它对CCD输出信号的影响。
SH转移脉冲与CR1、CR2驱动脉冲间的相位关系，掌握电荷转移的几个过程。
二、实验仪器1.LCCDAD-Ⅱ-A型线阵CCD应用开发实验仪一台；2.装有VC++软件及相关实验软件的PC计算机一台；3.双踪迹同步示波器（推荐使用数字示波器，带宽应在50MHz以上）一台；三、实验容及步骤1．实验预备（1）首先将示波器的地线与实验仪上的接地线连接好，并确认示波器和实验仪的电源插头均已插入交流220V电源插座上；（2）取出双踪迹同步示波器的测试探头待用；（3）打开示波器的电源开关，选择自动测试方式（按下示波器右上角“自动设置”按钮），旋转“垂直设置”旋钮，调整显示屏上出现的扫描线处于便于观图1-1线阵CCD的参数设置界面察的位置；（4）通过USB总线将实验仪与计算机或GDS-Ⅲ实验平台的USB输入端口相连；（5）将LCCDAD-Ⅱ-A型线阵CCD应用开发实验仪的电源开关打开，红色指示灯亮；（6）启动计算机，打开桌面上的快捷方式“线阵CCD”，点击“1-LV”，弹出如图1-1所示的执行界面，点击需要设置的参数，该参数会以较大数字显示在下方，用鼠标点击“设置”，完成设置工作。
彩色线阵CCD多功能实验
实验注意事项为了确保线阵CCD实验的顺利进行，保障人身安全，避免设备损坏，并且达到实验目的，要求实验人员必须严格遵守下述实验规则及注意事项，在指导教师的指导下有秩序、按步骤的进行。
1.在实验之前，实验人员必须阅读本实验指导书中所要求的实验准备内容，并阅读必要的参考资料。
明确实验目的，了解实验内容的详细步骤，达到要求后方能进行实验；2.实验进行过程中，必须严格按照指导教师制定的步骤进行实验，不得自行随意进行，否则可能会损坏实验仪，造成严重后果；3.要爱护实验仪器和示波器、计算机等实验设备，不允许将其它不相关的仪器在未经许可的情况下与实验仪进行连接；4.所有与本实验仪相关的线缆如电源线、示波器地线、计算机USB数据连接线等必须在断电的情况下正确连接好，严禁带电插拔所有线缆；5.实验时应集中精力，认真实验；遇到问题时，应找指导教师解决；不许自作主张。
6.所有实验设备应当在确定所有地线正确连接后方可开机上电；7.一旦发生意外事故或者实验出现异常现象时，应当立即切断实验设备电源，并如实向指导教师汇报情况。
故障排除之后方可继续实验；8.使用彩色线阵CCD多功能实验仪之前，应仔细阅读产品说明书中“设备初始化”和“软件使用说明”。
仪器面板图图1 面板图图2 被测件与CCD图图3 移动盖子改变光强- II -实验四彩色线阵CCD原理及驱动一、实验目的1. 掌握本实验仪的基本操作和功能；2. 掌握用双踪迹示波器观测二相线阵CCD驱动脉冲的频率、幅度、周期和各路驱动脉冲之间的相位关系等的测量方法；3. 观测线阵CCD驱动脉冲的时序和相位关系，掌握二相线阵CCD的基本工作原理，尤其是复位脉冲在CCD输出电路中的作用；转移脉冲与驱动脉冲间的相位关系，掌握电荷转移的过程。
二、实验前准备内容1. 学习线阵CCD的基本工作原理（参考有关教材），阅读双踪迹示波器的使用说明书；2. 学习TCD2252D线阵CCD基本工作原理（参考附录）；3. 掌握双踪迹示波器的基本操作；4. 根据线阵CCD的基本工作原理，观测转移脉冲SH与Φ1、Φ2的相位关系，理解线阵CCD的并行转移过程。
线阵CCD器件特性实验报告
THQXZ-1型线阵CCD器件特性一、实验目的1．了解CCD器件的工作原理。
2．观测入射光强、ROG信号、CLK信号与CCD输出信号的关系。
3．测量微小物体的直径。
4．测量遮光条的档条宽度。
二、实验仪器THQXZ-1型线阵CCD器件特性实验仪，计算机（配备CCD图像采集软件）三、实验原理CCD是一种半导体光电转换器件，它是一种有独特功能的MOS（金属氧化物半导体场效应管）集成电路，CCD的突出特点是以电荷作为信号，而不同于其他大多数器件是以电流或电压为信号。
CCD器件主要由光电转换单元和电荷转移结构两部分组成，它有线阵和面阵两种结构类型，两种结构的应用都很广泛，其基本原理也是一样的，下面以线阵CCD 器件为例来说明其组成结构和工作原理。
本实验仪采用的SONY IXL511是一种单排结构的线阵CCD传感器，它的光敏单元与CCD移位寄存器分开，用转移栅控制光生信号电荷向移位寄存器转移，一般信号电荷转移时间远小于摄像时间（光积分时间）。
转移栅关闭时，光敏单元势阱收集光信号电荷，经过一定的积分时间，形成与CCD光敏面上光强信号对应的信号电荷分布。
积分周期结束时，转移栅打开，各光敏单元收集的信号电荷并行地转移到CCD移位寄存器的相应单元内。
转移栅关闭后，光敏单元开始对下一行图像信号进行积分，而已转移到移位寄存器的上一行信号电荷通过移位寄存器串过移位寄存器串行输出。
如此重复上述过程。
SONY IXL511 的内部结构，有效像素2048个，像素大小14μm。
ROG脉冲为转移栅控制脉冲，低电平时转移栅打开，完成光生信号电荷向移位寄存器转移。
CLK脉冲为移位寄存器的驱动脉冲，高电平有效，实现光生信号电荷的移位输出。
当ROG遇到上升沿时，转移栅关闭，在CLK脉冲的控制下，实现光生信号电荷的串行移位输出。
在此同时，光敏单元势阱收集下一个周期的光信号电荷，因此这段时间也称为光积分时间。
光积分时间可根据光强的大小进行适当调节，以便得到清晰的图像。
北航_仪器光电综合实验报告_变形衍射测量及散斑测量实验
仪器科学与光电工程学院仪器光电综合实验实验报告变形衍射测量及散斑测量实验2012/5/23实验一变形的全场衍射测量一、 实验目的：用光衍射方法测量全场的变形二、 实验原理：当激光衍射不仅发生在一点上，而发生在被激光照明的狭缝全长上，就可测定全长上的变形量，因此，激光衍射是一种有效的全场测量。
变形的衍射全场测量是一种设备简单，技术可靠的方法，其原理如图所示。
当柱体试样没有承载受力时，衍射条纹是近于平行的直线，当加载后，得到反映柱体变形的二维衍射条纹。
测量条纹的形变就获得精密的一个截面上的变形量，转动试样并作连续记录就可测定试件的三维变形。
因此，可以快速精密测量直线性、平行度、表面平整度等各种计量指标。
三、 实验步骤：按照图示安排光路并调整：Figure 2系统光路调整步骤： 1、 激光不扩束；2、 移入移动反射镜4，并在玻璃棒架上装上玻璃棒，将试件夹19换成全场衍射试件。
3、 将分光镜14转90º,然后使得光通过定向孔11后对准玻璃棒,这时可以看出通Figure 1变形衍射参考图过玻璃棒以后的光变成了一条竖直均匀的光(通过调节达到该效果)。
4、调节平面镜12、13和分光镜14，使得上一步骤调出的竖直光均匀的射到全场衍射试件的狭缝中（稍微偏下侧的橡皮处）。
5、调节透镜20、全场衍射试件及分光镜14使得光射到CCD23上，然后锁定CCD。
6、调节全场衍射试件上的螺旋测微器，观察图象。
四、实验结果及思考题回答：1、实测未加压前衍射效果图：Figure 3实测衍射效果2、实测未加压前不同高度处横截面灰度值分布曲线：Figure 4纵轴坐标1Figure 5纵轴坐标2Figure 6纵轴坐标3Figure 7纵轴坐标4实测实验数据：表格1实测条纹宽度实验数据对比加压前后的条纹宽度数据可以看到，加压后条纹宽度比加压前宽，相当于实验中狭缝变窄，衍射现象更加明显，该实测数据符合理论预期。
课后思考题：1、本方法可应用于哪些科研和生产场合，有什么优点？答：具体应用如工件表面的变形测量；材料力学实验中，材料受压变形以后形变的测量等。
北航《彩色线阵CCD驱动电路设计》实验报告
2014年《仪器光电综合实验》实验报告姓名学号实验名称：彩色线阵CCD传感器实验及驱动电路设计报告实验日期：2014年10 月17日第一部分彩色线阵CCD传感器实验报告（实验一、实验二、实验三、实验四）实验一、线阵CCD原理2．驱动脉冲相位的测量2)用CH1 探头测量转移脉冲SH。
用CH2 探头分别观测驱动脉冲F1与F2。
SH-F1SH-F2对比两图，发现F2、F1的相位相反，并且均进入采集状态早于SH脉冲，离开采集状态晚于SH脉冲，从而保证了充分采集电子。
3)用CH1 探头测量F1 信号。
CH2 探头分别测量F2、RS、CP、SP 信号。
F1-F2F1-SPF1-RSF1-CPF2与F1相位相反，SP脉冲迟于F1，RS略迟于SP，CP略迟于RS,即在F1高电平期间，先采样保持，后复位，再篏位，从而输出稳定的图像。
4)用CH1 探头测量CP 信号。
CH2 探头分别测量RS、SP。
CP-RSCP-SP可见篏位信号CP滞后于采样保持信号SP和复位信号RS。
5) 将以上所测的相位关系与TCD2252D 的驱动波形相对照。
实验结果与之完全符合。
3．驱动频率和积分时间测量将实验仪的频率设置恢复为“0”档，同时确认积分时间设置为“00”档。
用CH1 做观测FC信号的同步（示波器扫描频率调至2ms 左右，便于观察）。
用CH2 测量SH 信号。
发现SH和FC信号周期相同。
4) 保持CH1 探头不变，增加积分时间，用CH2 探头分别测量UG、UR 和UB 信号，观测这三个信号在积分时间改变时的信号变化。
积分时间0档02 R积分时间0档02 G 积分时间0档02 B积分时间0档05 R 积分时间0档05 G积分时间0档05 B 积分时间0档08 R积分时间0档08 G积分时间0档08 B5)展开SH 信号，观测SH 波形和CCD 输出波形之间的相位关系。
R GB6)重复上述步骤观测FC 波形和CCD 输出波形之间的相位关系。
光电CCD实验报告
班级：学号：姓名：指导老师：成绩：实验题目：面阵CCD 图像处理实验实验时间：面阵CCD 图像处理实验一、实验题目：实验二面阵CCD 的数据采集与计算机接口实验五图像信息的点运算实验实验七图像的增强与清晰处理实验实验八图像的边缘检测与轮廓信息处理实验二、实验目的：1.掌握面阵CCD实验仪的基本操作和各个部件的功能；2.掌握面阵CCD的基本工作原理；3.学习面阵CCD图像处理的基本操作。
三、实验所需仪器设备：1.带有USB2.0 输入端口的计算机，推荐使用WIN2000 以上操作系统，使用1024×768 分辨率，24 或32 位真彩显示；2.彩色面阵CCD 多功能实验仪YHACCD－II（或Ⅲ）型一台。
四、实验内容、步骤及实验结果:（1）实验二实验内容：1.将面阵CCD输出的视频图像转换成数字图像输入到计算机内存；2.将所采集的图像数据以文本文件的方式保存起来；3.将所保存的数据文件打开，观察所采的图像数据。
实验步骤：B端口连接，打开计算机的电源开关，打开YHACCD－II（或YHACCD－Ⅲ型）实验仪的电源开关；2.运行“面阵CCD 数据采集与计算机接口实验”程序；3.点击实时“采集”按钮，进行图像采集。
（2）实验五实验内容：1.关键词：点运算2.点运算的种类：(1)灰度直方图(2)灰度的线性变换(3)灰度的阈值变换(4)灰度拉伸变换(5)灰度均衡变换实验步骤：1.开机，点击实时“采集”按钮，进行图像采集；2.点击“停止”按钮，软件界面中出现各数字图像处理算法选项，在下拉菜单中选择各种算法，进行数字图像处理（只能处理256 色灰度图像）。
实验结果：采集的原图（3）实验七实验内容：1.关键词：图像的增强与清晰处理2.图像的增强技术通常又有两类方法，空间域法和频率域法。
3.（1）图像的平滑（2）中值滤波（3）图像的锐化4.图像锐化处理有两种方法，①是微分法，②是高通滤波法。
常用的微分锐化方法，梯度锐化和拉普拉斯锐化。
实验七线阵CCD应用实验
实验七线阵CCD应用实验实验（一）利用线阵CCD进行图像扫描一、实验目的在光电技术、机器视觉技术中数字图像的产生与分解是非常重要的基础知识，掌握图像的产生与分解对于如何利用图像，从图像中解析出我们所要检测的目的信号无疑是机器视觉技术最为重要的环节。
本实验利用彩色线阵CCD图像传感器对彩色实物进行扫描而获得数字图像，并对扫描图像的解析方法、图像的形成方法和数字图像的特点等重要内容深入学习，掌握数字图像的产生过程。
二、实验准备内容（1）学习有关CCD的知识。
（2）学习用线阵CCD传感器进行实物扫描成像的原理，分析为什么用彩色线阵CCD能够对实物进行真彩色扫描成像。
（3）用彩色线阵CCD进行图像扫描时应该注意哪些问题？彩色线阵CCD的工作频率、扫描电机的转速与照明光源的亮度之间存在着怎样的关系？（4）为什么说扫描同步问题是线阵CCD图像扫描技术的关键问题，如何解决扫描图像的同步问题？三、实验所需仪器设备（1）LCCDAD-Ⅱ-A型线阵CCD应用开发实验仪一台；（2）装有VC++软件及相关实验软件的PC计算机或GDS-Ⅲ型光电综合实验平台一台；四、实验步骤1. 实验预备（1）首先将实验仪的数据端口和计算机或GDS-Ⅲ型光电综合实验平台的USB端口用专用USB数据线缆连接好并合上实验仪的主电源开关。
（2）打开计算机电源，完成系统启动后进入下一步操作。
（3）确认已经正确安装实验仪软件。
2. 图像扫描（1）将贴好图片的扫描滚筒安装在扫描支架上，锁紧螺钉，使实验装置组成如图1所示的彩色图像扫描实验结构；图1 线阵CCD进行彩色图像扫描成像的实验（2）打开计算机电源，找到《图像扫描实验》软件，在计算机显示屏上弹出如图2所示的图像扫描实验软件主界面；图2 线阵CCD扫描成像主界面（3）先点击界面中的“曲线”菜单，观察彩色线阵CCD输出的R、G和B输出波形曲线（在显示屏上分别用R、G、B三种颜色显示），再根据曲线的特点决定对光学成像系统是否进行调试；如果曲线已经如图3所示曲线边沿较陡，看上去比较“毛草”，说明已经调好了焦，图像的高频细节已经显现，就不要再调；图3 彩色线阵CCD输出的3路信号（4）调试过程为先调整光圈使其输出幅度居中偏高些以便扫描出来的图像灰度阶更为丰富；但是不能使CCD输出信号进入饱和区，否则将出现高亮度区域偏白而无法显示图像颜色；（5）然后再调整成像物镜的焦距，使观测到的曲线尽量陡直或如图3所示的波形显得比较毛糙（是高频分量较好的表现），才为调试到较为理想状况；当然准确调焦后扫描出来的图像视觉效果可能并不理想，图像的细节表现明显，图像的缺陷暴露无疑。
光电综合实验报告
光电综合实验报告
实验目的：通过光电综合实验，了解光电效应在光电器件中的应用，掌握光电检测技术和光电器件的使用方法。
实验仪器：光电综合实验箱、光电二极管、光电三极管、光电开关等光电器件。
实验原理：光电效应是指当光照射在半导体材料上时，电子受到能量激发而跃迁至导带，从而产生电流或电压的现象。
光电器件是利用光电效应制成的电子器件，如光电二极管、光电三极管和光电开关等。
实验步骤：
1.将光电二极管插入实验箱中，并连接好电路。
2.调节实验箱上的光强度调节钮，观察光电二极管的输出信号。
3.更换光电三极管，并重复步骤2。
4.使用光电开关进行实验，观察其在光照和无光照状态下的输出信号变化。
实验结果：
通过实验，我们观察到光电二极管在光照射下产生了电流信号，光照强度越大，输出信号越强。
光电三极管的输出信号也随着光照强度的变化而变化，但其灵敏度比光电二极管更高。
而光电开关在有光照时输出高电平，在无光照时输出低电平，可以用于光控开关等应用。
实验结论：
光电器件是利用光电效应制成的电子器件，能够将光信号转换为电信号，具有灵敏度高、响应速度快等优点，并且在光控开关、光电传感器等领域有着广泛的应用。
通过本次实验，我们成功掌握了光电器件的使用方法及其在光电检测技术中的应用。
总结：
光电综合实验让我们更加深入地了解了光电效应在光电器件中的应用，通过实验操作，我们掌握了光电器件的使用方法，为今后在光电检测技术领域的应用奠定了基础。
希望能够通过不断地实践和学习，进一步提高自己的实验技能和理论水平。
CCD光电测量实验报告
CCD光电测量实验报告一、实验目的本次实验旨在利用CCD光电测量仪对光的强度进行测量，并探究光强与入射光源强度、光透过介质厚度之间的关系。
二、实验原理CCD光电测量仪是一种利用CCD传感器对光信号进行接收和处理的仪器。
在实验中，我们使用的CCD光电测量仪由一个光电二极管和一个CCD传感器组成。
当光线入射到光电二极管上时，产生的电流信号经过放大和数字化处理后，可以得到与光强相关的电压值。
根据光强与入射光源强度和介质厚度之间的关系，我们可以得到以下公式：I=I₀e^(-αx)，其中I为通过介质的光强，I₀为入射光源的强度，α为吸收系数，x为介质的厚度。
三、实验步骤1.将光源与CCD光电测量仪连接起来，确保光线可以正常射入光电二极管。
2.打开CCD光电测量仪的软件，将测量仪初始化，并进行预热。
3.调整光源的强度，使得在测量时可以得到较高的信号强度。
4.在CCD光电测量仪的软件中设置测量参数，包括采样频率和采样时间等。
5.将待测介质放置在光源和CCD光电测量仪之间，并调整介质的厚度。
6.开始测量，并记录测量结果。
四、实验结果和分析通过实验我们获得了一系列的测量数据，并利用这些数据绘制了光强随介质厚度变化的曲线图。
根据图中的曲线，我们可以看出光强随着介质的厚度增加而减小，符合指数衰减的规律。
同时，我们还可以利用测量的数据拟合出吸收系数α的取值。
通过进一步的分析，我们发现光强与入射光源强度之间的关系不是线性的，而是服从指数衰减的规律。
这是因为光在介质中会被吸收、散射等过程所影响，导致光的强度随着传播距离的增加而减小。
五、实验总结本次实验使用CCD光电测量仪对光强进行测量，得到了光强与入射光源强度、介质厚度之间的关系。
通过实验我们发现，光强随着介质厚度的增加而减小，符合指数衰减的规律。
这为我们进一步研究光在介质中传播和吸收的过程提供了一定的理论依据。
在实验过程中，我们还发现了一些问题，例如实验中产生的误差以及测量过程中的误差。
【报告】北航仪器光电综合实验报告电机测速及磁悬浮实验
2012/4/13【关键字】报告光电编码盘测量电机转速实验报告实验时间：2012年4月13日星期五（一）实验目的：1．了解光电编码盘的组成和工作原理；2．掌握增量式光电编码盘的使用方法。
（二）实验内容：1．了解绝对式光电码盘的工作原理，使用方法和如何提高绝对式光电码盘分辨率的措施；2．了解增量式光电码盘的原理，学习其使用方法，利用电路板、光电码盘、示波器等设备观察光电码盘的输出波形，并实现码盘测速；了解增量式光电编码器的辨向电路原理并用实验验证。
（三）实验仪器：实验设备主要有电机和码盘实验装置组成，如图5所示。
其它实验仪器包括：可调直流电源1台、万用表1个、双踪示波器1台、实验板（学生自搭建）1个，74LS74和74LS08芯片各1片，导线若干。
（四）实验步骤：1.用74LS74(双上升沿D触发器)和74LS08（四——二输入与门）及导线搭建辨向电路和计数脉冲电路；2.调整可调直流电源输出的电压在0∼20V之间，用万用表标定；3.连接电源输出到永磁直流电机（连线时关闭电源）；4.检查光电码盘的电源供电、辨向电路和与门连接是否正确（光电编码盘引线定义：白色线—— +5V电源，黑色线—— 电源和信号的公共地，红色线——A相输出，绿色线—— B相输出，黄色线——C相输出）；5.电源上电（先给光电码盘供电，再给电机供电）；6.用示波器观测码盘输出信号的波形；7.测量码盘输出脉冲的频率，计算电机的转速；8.更换电机供电电压值，重复2∼7；9.数据处理，绘制电压与电机转速之间的实验曲线；10.撰写实验报告。
（五）实验数据记录:a)实测的输入电压和输出频率对应表；*频率1、2、3组单位：kHzb)输入电压与转速的关系曲线(六) 实验小结及思考题：1.通过电路方法提高测量精度：实验中使用的增量式光电码盘主要参数如下：LEC-102.4BM-G05E型增量式光电码盘：电源电压：直流5V，每转输出脉冲数1024实验中主要用到了D触发器和与非门，通过与非门获得的计数波形如下：电路结构如下：分析波形可以看出，通过与门电路获得的计数脉冲，其频率和输入A或B频率相同，此时获得的每转输出脉冲数为1024；若将A和B同时输入同或门，此时当AB电平相同时，输出电平为高；不同时输出电平为低：分析波形，由此可以得到将每一格输入周期一分为二，即每转输出脉冲数为2048。
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2012/4/29彩色线阵ccD专感器系列实验实验时间：2012年4月27日星期五（一）实验目的：1.了解并学习CCD勺使用、驱动原理和功能特性等。
（二）实验内容：1. 本实验共分为以下四个实验部分，主要内容为：1）线阵原理及驱动2）特性测量实验3）输出信号二值化4）线阵CCD勺AD数据采集（三）实验仪器：1.双踪迹同步示波器（带宽50MH以上）一台，2.彩色线阵CC多功能实验仪YHCC B IV—台3.实验用PC十算机及A/D数据采集基本软件（四）实验结果及数据分析：一、线阵原理及驱动1）驱动频率与周期由于对不同驱动频率示值，对应不同驱动频率，当显示数值为0时，f=1Mhz ;为1时, f=500Khz ;为2时，f=250Khz ;为3时，f=125Khz ；对应F1, F2频率始终是驱动信号的8分之一，而RS则为F1, F2频率的2倍；现象及数据分析：由上图可知，在同一频率档位上，随着积分时间档位的增长，FC周期逐渐增加；对于同一积分档位，考虑到驱动频率间的关系，FC周期恰好成倍数关系；2）积分时间测量现象及数据分析：由上图可知，在同一频率档位上，随着积分时间档位的增长，FC周期逐渐增加；对于同一积分档位，考虑到驱动频率间的关系，FC周期恰好成倍数关系；二、特性测量实验积分时间（档）FC时间ms幅度（H）幅度（L）Vh-VI0 11.78 7.2 -1.2 8.42 13.82 10.8 -0.8 11.64 15.88 17.2 -0.8 186 17.92 21.2 -0.8 228 19.98 25.6 -0.8 26.410 22.02 30.8 -1.6 32.4对应曲线：表格驱动频率1档输出信号U 幅度积分时间（档）FC时间ms幅度（H）幅度（L）Vh-VI0 23.56 36.4 -2 38.42 27.64 44.8 -0.8 45.64 31.76 48.8 -0.8 49.66 35.84 48.8 -0.8 49.68 39.94 48.8 -0.8 49.6图表1 输出信号幅度与积分时间的关系0档U14祝号1丁視,mi133QJ14■Q_tf曲«10 44.02 49.6 -0.8 50.4图表表格5 输出信号幅度与积分时间的关系2档驱动频率2档输出信号U 幅度积分时间（档）FC时间ms幅度（H）幅度（L）Vh-VI0 47.1 49.2 -0.8 502 55.3 49.2 -0.8 504 63.5 49.2 -1.6 50.86 71.7 48.8 -0.8 49.68 79.9 48 -0.8 48.810 88.1 48.4 -0.8 49.2住出匡童鮭度与歼谢门闫壬第国S?>>:0晋刃螺A44A-.utfUJff表格驱动频率3档输出信号U 幅度幅度（H）幅度（L）Vh-VI 积分时间（档）FC时间ms0 94.2 48 -0.8 48.82 110.6 48 -0.8 48.84 127 48 -0.8 48.86 143.4 48 -0.8 48.88 159.6 48 -0.8 48.810 176.1 48 -0.8 48.8现象及数据分析：通过表格3、4、5、6及其对应的图表1、2、3、4可以看出，随着积分时间档位和驱动频率档位的改变，积分时间不断改变；随着积分时间的增长，输出电压的幅值和峰值不断增大，输出曲线表现为一条上升的直线，如图表1、2 （部分）；当积分时间到达某值后，输出电压幅值和峰值达到最大，在这之后，即使积分时间继续增大，输出电压也不能够再增大，如图表2 （部分）、3、4所示。
三、输出信号二值化U（及 BO言号变化情况如下两图所示:在BO接线柱，可以观察到二值化 TTL信号；且随着阈值电平的增大，BO俞出端实测图像呈现由上面上图变为下图的情况，对比UG发现BO和UG台终呈现互补情况。
二值化输出波形曲线：Figure 1 二值化输出波形曲线现象及数据分析：在二值化波形输出数据采集中，使用到的测量片夹为 B片，黑色条纹直径为5mm此时在实验仪上示值为 309，表示二值化后低电平示值点个数为 309，利用相邻像素中心距估算放大率： 309*8um=2.472mm 2.472mm/5mm=0.4944故放大率约为0.4944 ;四、线阵CC啲AD数据采集测量片夹A输出波形曲线：Figure 2 测量输出波形曲线现象及数据分析：利用初始化获得的数据可得：调整好后的系统垂直率为98.8%，放大率为0.449 ；对应图像Figure 2中一次从左到右五条条缝宽（点数）为：A1=71, A2=301, A3=183, A4=593, A5=32;由此可求得CCDt宽度为（8um/点）：D1=0.568mm D2=2.408mm D3=1.464mm D4=4.744mm D5=0.256mm利用放大倍率计算实际缝宽：d1=1.265mm, d2=5.363mm, d3=3.261mm, d4=10.566mm, d5=0.570mm（五）实验后思考题：一、线阵原理及驱动1.说明TCD2252啲基本工作原理。
答：在光敏区，由光电二极管构成阵列将入射在上面的光能转化为电能，形成电荷进行储存，电荷量的多少就反映了原图像的信息；在驱动电路时许信号的作用下，CCD将光敏区形成的电荷转移到模拟移位寄存器，光敏区开始新一轮的光电转换，而模拟移位寄存器则通过一位一位的移动，将由电荷形成的电压信号向外输出，并通过AD转换形成数字信号输入计算机进行运算处理。
2.说明SH SP, RS, CF四个脉冲的作用，输出信号与 F1、F2周期的关系。
答：SH高电平表示每一次光敏区信号采集完成后，光敏区和模拟寄存器区均形成深势阱，两深势阱沟通，进而将信号从光敏区转移到模拟移位寄存器，从而进行下一步处理；SP与像元同步，像敏单元采样脉冲，用作AD转换的采样控制信号；RS当转移栅把信号电荷转移到移位寄存器中后，移位寄存器要一位一位输出电荷，为了不使得输出混乱，RS电极需要外加适当的复位脉冲，每当前一个电荷包输出完毕，下一个电荷包尚未输出之前，RS电极上应出现复位脉冲，它把前一电荷包抽走，以准备接受下一电荷包到来CP缓冲控制脉冲；3.解释为何在同样的光源亮度下会出现UR UG UB言号的幅度差异。
答：在同样光源亮度下，由于组成光颜色成分可能有所差异，会使得传感器测得的信号幅度有所差异；对R、G B传感像元，即使输入光强相同，不同颜色像元见光强特性也会有所差别，由此也会带来量化结果的不同；4.通过Multisim软件对CC［驱动电路进行仿真验证，并试着自行设计CC［驱动电路。
答：详见CCD区动电路实验报告二、特性测量实验1.解释为什么驱动频率对积分时间会有影响？答：积分时间在宏观上表现即为 SHW号的周期（如补充阅读材料图 2.4 ），该功能通过转移栅完成，而转移栅需要依靠外界驱动电路波形进行控制，驱动电路的控制则依赖时钟信号及时序逻辑，因为随驱动频率（时钟信号）的改变，SH言号的周期也会改变，进而直接造成积分时间的变化2.解释为什么在入射光不变的情况下积分时间的变化会对输出信号有影响？这对CCD 的应用有何指导意义？进一步增加积分时间以后，输出信号的宽度会变宽吗？为什么？这对CCD勺应用又有何指导意义？答：CCD光敏区将光能转化为电能，转化的电荷量的多少是和入射在相应的光电二极管上的光强和积分时间有关系；对CCD勺应用，在相同入射光强的前提下，通过改变积分时间，可以改变转化电荷量的多少，进而直接影响输出电压的幅值，因此，可以通过改变积分时间，调节CC的灵明度和饱和值，即调节CC的工作状态；输出信号的宽度（横轴）不会变宽，只会影响输出信号的幅度（纵轴）；可以通过改变积分时间，调节 CC啲灵明度和饱和值，即调节 CC啲工作状态；三、输出信号二值化1.为何两种阈值下测量结果有差异，造成这种差异的原因有几点。
答：阈值电平作为二值化判断的区分点，直接影响最终信号计数结果，不同的二值化阈值，对不同的点测得的电压值判断结果不同，故阈值的改变会直接影响测量结果；2.说明固定阈值二值化测量的优缺点和适用领域。
答：优点：测量计数电路简单，不需要复杂的处理电路甚至计算机，由此构成的系统结构简单，处理快捷，成本低廉；缺点：使用范围小，精度较低（受使用环境影响较大），不能完全发挥CC啲功能；使用领域：测量颜色种类较少、色彩相对单一的目标，成本限制较多，对测量结果要求一般的系统；3.积分时间的变化是否对测量值有影响？在什么时候会有影响？为什么进行尺寸测量时必须使CC脱离饱和区？答：积分时间对测量结果有影响；当积分时间逐渐增大时，会造成会造成各个位置（象素点）测量电压逐渐增大，当一些点到达阈值时，其它点与这些点的电压差逐渐减小，并最终全部达到饱和状态，对测量的灵明度及最终测量结果都回造成很大影响；如某几个位置测得结果到达饱和区，则会对这几个信号的峰值造成限制，使之产生失真，同时使得测得电压差小于不同位置间实际电压差；四、线阵CCD勺AD数据采集1.总结CC输出信号的幅度与积分时间及光照灵敏度之间的关系，能否验证在同样的光照下输出信号的幅度随积分时间的增长而幅度增大。
答：光照灵敏度越大，输出幅度越大；能够验证输出幅度随时间的增长而增大；2.能否用这个实验检测 CC光敏单元的不均匀性？如果能，该如何设计这个实验？答：能。
利用F片上的斜条纹，由于F片其中有一条条文是倾斜的，故考虑到CCD像元表面R, G B三色的结构，可以对F片进行数据采集，分析在倾斜部分象素点与幅度的变化规律，特别是横纵轴变化的曲率，对比斜条纹，即可初步分析光敏单元分布的不均匀性；3.用线阵CCD勺A/D数据采集实验能否进行物体尺寸的测量工作？若能，该如何设计这个实验？答：能。
实验主要步骤同实验 4,主要需要注意以下方面问题：在初始化及调整阶段，CCD 三色输出电平应具有一定幅度，但应与饱和值存在一定距离；系统初始化完成后，对焦距和光圈都不能再做调整；在对黑白片进行初始化时，应调焦，使转折线斜率尽可能大，最好能够完全垂直状态；实际测量中，应根据颜色区分特性，设定判断值，判断尺寸点数；4.试将片夹“ F”插入片夹夹具中，线阵 CCD输出的波形会怎样？片夹“ F”为对比度很好的黑白条，经成像物镜、线阵 CCD6电变换后再经A/D数据采集，计算机所获得的波形会出现“变形”的现象，怎样解释“变形”的现象？“变形”产生的主要原因是什么？能否利用“变形”的输出波形进行黑白条尺寸的测量？黑白条图像的真实边界的数值有什么特点？答：CCD波形主要有两个“凹陷”，其中第一个凹陷边缘的三色线基本重合，垂直度较好，但劣于第一个凹陷；第二个凹陷三色线在接近边缘处不重合，且呈递增状，从上到下依次为：R, G, B;同时，边缘处垂直度较好。