内容发布更新时间 : 2024/12/28 12:31:11星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

光电成像原理与应用实验指导书

实验一 线阵CCD原理及驱动实验

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、 通过对典型线阵CCD驱动脉冲的时序和相位关系观测，掌握二相线阵CCD的基

本工作原理，尤其是复位脉冲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《图像传感器应用技术》教材），阅读双踪迹示波器的使用说明书。

2、 学习TCD2252D线阵CCD基本工作原理与驱动波形图（参考附录）。

3、 掌握双踪迹示波器的基本操作方法，尤其是它的同步、幅度、频率、时间与相位的测量方法。

4、 根据线阵CCD的基本工作原理，观测转移脉冲SH与F1（CR1）、F2（CR2）的

相位关系，理解线阵CCD的并行转移过程。观测F1与F2及F1与CP、SP、RS间的相位关系，理解线阵CCD的串行传输过程和复位脉冲RS的作用。

5、 测量CCD在不同驱动频率的情况下的F1与F2、F1、RS的周期与频率值，以及它的行周期（FC）值。 三、实验所需仪器设备

1、 双踪迹同步示波器（带宽50MHz以上）一台。

2、彩色线阵CCD多功能实验仪YHLCCD－IV一台。 四、实验内容及步骤

1．实验预备

（1） 首先将示波器地线与实验仪上的地线连接良好，并确认示波器和实验仪的电源插头均已插入交流220V的电源插座上；

（2） 取出双踪迹同步示波器，将电源线插入交流220V的电源插座上，测试笔（或称探头）分别接入测试输入端口；打开示波器的电源开关，选择自动测试方式，调整显示屏上出现的扫描线处于便于观察的位置；

（3） 将示波器的两个测试笔分别接到示波器的标准输出信号输入端子上进行校准；

（4） 打开YHLCCD－IV的电源开关，观察仪器面板显示窗口，数字闪烁表示仪

器初始化，闪烁结束后显示为“00 0”字样，前两位数表示积分时间档次值，末位数表示CCD的驱动频率档位值。积分时间共分为32档，显示数值范围由“00”~“31”，数值越大表示积分时间越长。积分时间的设置由仪器数值显示板下方的四个按键开关控制，分为十位键与个位键控制，按标有“+”号的键将使对应的显示积分时间的挡位加一操作，按动标有“－” 号的键将使对应的显示积分时间的挡位减一操作；CCD的驱动频率档位值共有4档，分别显示数值为“0”~“3”，“0”挡位下的驱动频率最高，“1”挡位数下的驱动频率是“0”挡位下的驱动频率的一半，显然，“3”挡位数下的驱动频率是“0”挡位下的驱动频率的1/8；

2．驱动脉冲相位的测量

（1） 将示波器测试笔CH1和CH2的扫描线调整至适当位置后，用CH1为同步信号输入端。对照“附录一”TCD2252D的驱动波形进行下面的实验。

（2） 用测试笔CH1接到仪器表面上（转移脉冲）上，仔细调节触发脉冲电平旋钮使显示波形稳定（同步），使SH脉冲宽度适当（将示波器的扫描频率调至2?s左右）以便于观察。用测试笔CH2分别接到仪器表面标有“F1”与“F2”（驱动脉冲）字样的测试端口，观测SH与F1、F2的相位关系；

（3） 再用测试笔CH1测量F1信号， CH2探头分别测量F2、RS、CP、SP信号，观测F1与F2、RS、CP、SP信号之间的相位关系。

（4） 用测试笔CH1探头测量CP信号，CH2探头分别测量RS、SP，观测CP与RS、SP信号之间的相位关系。

（5） 将以上所测的波形与相位关系与“附录一”所示TCD2252D的驱动波形相对照。

3．驱动频率和积分时间测量

（1）用示波器分别测量4档位下的驱动脉冲F1、F2、复位RS信号的周期、幅度，并计算出它们的频率填入表1-1。

驱动频率 0档 1档 2档 3档 表1-1 驱动频率与周期

F1 项目 周期（μs） 频率（KHz） 周期（μs） 频率（KHz） 周期（μs） 频率（KHz） 周期（μs） 频率（KHz） F2 RS （2）将CCD的驱动频率设置为“0”档，积分时间也设置为“00”档。用测试笔CH1测FC（以它作同步），用测试笔CH2测量SH，观察两者的周期是否相同，记录FC信号的周期。通过实验仪面板上的积分时间和驱动频率的调整按钮进行调节，并将

2

不同驱动频率档和积分时间档次下的FC周期填入下表1-2中。表1-2只列出16档，其余档次可以自行添加测量。

驱动频率0档 积分时间（档） 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 FC周期（ms） 积分时间（档） 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 表1-2 积分时间的测量 驱动频率1档 FC周期（ms） 驱动频率2档 积分时间（档） 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 FC周期（ms） 驱动频率3档 积分时间（档） 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 FC周期（ms） 4．CCD输出信号的测量

（1） 将实验仪积分时间设置为“00”档，驱动频率设置在“0”档。

（2） 用示波器CH1探头测量FC信号，调节示波器显示至少2个FC周期； CH2 探头测量实验仪的UG输出端子，打开实验仪顶部盖板，调节镜头光圈。观察UG输出是否有变化，如没有任何变化，请通知实验指导教师调整。

（3） 步缩小镜头光圈，观测UG的波形变化，当UG的输出在小于3V时停止调整镜头光圈，盖上仪器盖板。

（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。

（5） 调节示波器扫描速度，展开SH信号，观测SH波形和CCD输出波形之间的相位关系。重复上述步骤观测FC波形和CCD输出波形之间的相位关系。

（6） 打开实验仪上盖板，将测量片夹B插入到后端片夹夹具中，适当开大镜头光圈，通过示波器观测CCD输出波形的变化。 5．关机结束

（1）关闭实验仪。

（2）关闭示波器。 （3）关闭电源。

五、实验总结

1、 写出实验总结报告，注意说明TCD2252D的基本工作原理。

2、 说明RS脉冲、SP脉冲和CP脉冲的作用，输出信号与F1、F2周期的关系。

3、解释为何在同样的光源亮度下会出现UR、UG、UB信号的幅度差异。

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