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基于科学级CCD的紫外成像系统设计与实现

发布时间:2018-09-17 12:35
【摘要】:为了获取高信噪比的图像,采用紫外敏感型科学级光电探测器CCD47-20,设计了可在特定紫外波段对燃料燃烧火焰进行快速曝光成像的紫外成像系统。CCD47-20具有较深的势阱,可以保证成像系统的信噪比。然而对于此类CCD,其曝光时间通常在200ms以上。为了实现对目标的快速曝光,在分析CCD47-20的性能及工作原理基础上,设计了基于两次帧转移、一次水平读出的CCD驱动时序方法,完成了成像系统的设计,将CCD的曝光时间缩短至10ms。在实验室对系统进行了辐照测试,结果表明,当曝光时间改变时,CCD响应度为线性,验证了时序及驱动电路设计的正确性。信噪比测试结果表明系统信噪比达到46.8dB。在外场,对固体燃料火焰进行了成像,获取了火焰在特定紫外波段的图像,捕捉到了剧烈燃烧的火焰形状,验证了紫外成像系统快速曝光的性能。
[Abstract]:In order to obtain high signal-to-noise ratio (SNR) images, a UV imaging system, CCD47-20, which can be used for fast exposure imaging of fuel combustion flame in a specific ultraviolet band, is designed by using a science-grade ultraviolet photodetector (CCD47-20,), which has a deep potential well. It can guarantee the signal-to-noise ratio of the imaging system. However, for such CCD, the exposure time is usually above 200ms. In order to realize the fast exposure of the target, on the basis of analyzing the performance and working principle of CCD47-20, a method of driving CCD timing based on twice frame transfer and one horizontal readout is designed. The design of the imaging system is completed, and the exposure time of CCD is shortened to 10ms. The system was irradiated in laboratory. The results show that the CCD responsivity is linear when the exposure time is changed, which verifies the correctness of the timing and drive circuit design. The signal-to-noise ratio (SNR) test results show that the SNR of the system is 46.8 dB. In the field, the solid fuel flame is imaged, and the flame image in the specific ultraviolet band is obtained, and the flame shape of intense combustion is captured, which verifies the rapid exposure performance of the UV imaging system.
【作者单位】: 中国科学院安徽光学精密机械研究所环境光学与技术重点实验室;中国科学技术大学;
【基金】:国家重点研发计划(2016YFC0200400) 国家自然科学基金(U1407135) 安徽省自然科学基金(1408085MKL49)
【分类号】:TN23;TN386.5

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本文编号:2245940

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