线阵CCD测置系统的应用解析

线阵CCD是将以光照强度分布在光敏单元阵列上的信号转变成光电荷密度分布信号，通过驱动脉冲将光生电荷从CCD移位寄存器中转移出去。这样就获得了一维的图像信号。也可用线性CCD对二维图像作扫描运动，从而获得二维信号，如应用于扫描仪、传真机和复印机等作匀速扫描运动的系统中。线阵CCD还可用于眼球瞳孔的动态响应测量，文字和图像的识别，质量检测，在航空和航天遥感技术中实现高分辨率的目标图像摄影等。以下就其主要的应用进行介绍。

（一）用于尺寸测量

CCD器件由于自身的光生电荷存储和转移功能，使得再生图像的失真程度降低，因此特别适用于自动控制和自动测量中的图像采集和识别。可测量物位（距离）、尺寸形状、工件损伤、颜色变化等。其中应用最多的是尺寸测量，如用衍射法测量小孔或细丝的直径，用平行光成像测量尺寸，用双光路成像法测量大尺寸，用激光三角法测量不透明物体的厚度等。实现了危险场地或者人和机械不可到达的场地的检测和控制。

（二）用于光谱探测(www.xing528.com)

由于线阵CCD具有几何尺寸小、光谱响应范围宽、噪声低、暗电流小、灵敏度高等特性，又有光积分和信号存储功能，可用于光谱探测。被测光源发出的光线经过光栅色散后在CCD光敏单元上成像，CCD各光敏单元的位置分别对应于光线色散后的不同波长，由采样电路对CCD输出信号进行逐位采样，根据采样的倍数，就可以知道信号所在的波长，而信号的幅度则是该波长的光辐射能量。这样，只要对目标进行一次采样，就可得到在一定波长范围内的光谱分布曲线，因而可以用来测量闪光灯等瞬态发光光谱。实际上，由于CCD传感器本身就有很宽的光谱响应，但不同光谱的响应并不一致，因此必须事先对不同位置像元对应的不同波长响应度进行标定，然后用此数值去校正传感器对应像元的输出，才可得到光谱能量的分布曲线。显然，这样的数据处理只有领先的计算机才能完成。

采用CCD测量光谱缩短了测量时间，减少了外界环境变化对测量精度的影响。对于闪光灯、荧光和磷光等强度随时间迅速变化的光源，采用CCD测量光谱分布能得到精确的测量结果。

应用线阵CCD传感器测量的一个示例是用于降水测量。线阵光学降水测量系统由光学系统、线阵CCD传感器、数据采集传输模块、上位机以及上位机软件等部分组成，其中光学系统包括平行光源和成像系统两部分。点光源发出的光经扩束、准直后产生均匀平行光束，平行光束经成像系统投射在线阵CCD传感器阵列上，当降水粒子通过采样区域时，降水粒子遮挡光路经成像系统按一定倍率在线阵CCD传感器上投影成像，线阵CCD图像传感器以固定频率扫描采集线阵被遮挡的状态，将采集的阴影切片组合可以得到降水粒子的二维图像，根据线阵扫描频率及获取的降水粒子有效数据帧数，可以计算降水粒子的下落末速度。