一种线阵CCD光积分时间自适应调节系统技术方案

本发明专利技术公开了一种线阵CCD光积分时间自适应调节系统，属于光电探测技术领域；该系统包括信号处理单元和调节单元；所述信号处理单元用于将CCD器件输出的电压信号与预设的阈值电压进行比较，根据比较结果输出对应的调节指令；所述调节单元用于根据所述调节指令增加或减小输出至CCD器件的转移脉冲个数，直至CCD器件输出的电压信号落入预先设定的阈值范围，从而实现对光积分时间的调节；本发明专利技术通过闭环回路改变CCD光积分阶段的转移脉冲个数，实现光积分时间的自适应调节，提高系统的测量精度及抗干扰性。

A Linear Array CCD Optical Integration Time Adaptive Adjustment System

The invention discloses a linear array CCD optical integration time adaptive adjustment system, which belongs to the field of photoelectric detection technology; the system comprises a signal processing unit and a regulation unit; the signal processing unit is used to compare the voltage signal output by the CCD device with the preset threshold voltage, and output the corresponding regulation instruction according to the comparison result; and the regulation unit is used to adjust according to the said regulation unit. The instruction increases or decreases the number of transfer pulses output to the CCD device until the output voltage signal of the CCD device falls into the pre-set threshold range, thus realizing the adjustment of the optical integration time. The invention realizes the adaptive adjustment of the optical integration time by changing the number of transfer pulses in the optical integration stage of the CCD through a closed loop loop, and improves the measurement accuracy and anti-interference of the system.

【技术实现步骤摘要】
一种线阵CCD光积分时间自适应调节系统
本专利技术属于光电探测
，更具体地，涉及一种线阵CCD光积分时间自适应调节系统，用于自动调节线阵CCD器件的光积分时间以控制CCD输出信号幅值。
技术介绍
CCD器件作为现代视觉信息获取的一种基础器件，被广泛应用于光谱分析仪、位置检测系统及众多微小角度精密测角系统。CCD技术应用中，往往通过CCD输出信号幅值来反应被测目标信息，若CCD输出信号幅值过大，无法真实反映被测目标信息；若CCD输出信号幅值过小，容易淹没在噪声中，因此，CCD器件的输出信号幅值直接影响测量精度和系统信噪比。根据CCD器件自身特性，影响CCD输出信号幅值主要有三个因素：光照强度、灵敏度和光积分时间。目前主要通过改变以上三个因素来提高CCD输出信号幅值，从而提高系统测量精度和抗干扰性。在选定CCD器件后，灵敏度也就确定，因此CCD输出信号幅值主要取决于光积分时间和光照强度。采用改变光照强度的方法，其设计电路比较复杂，并且在改变光照浮动和光强时CCD易发生饱和，无法真实反映被测目标信息；且光照容易受光源污染等影响，造成光照度不稳定。因此，现有技术主要采用改变光积分时间的方法来改变信号输出幅值，而改变光积分时间的常用手段为改变系统主频，但这种方法存在一个显著缺点，就是改变系统主频时，光积分时间变化太大，导致输出信号幅值的变化幅度很大，不易实现自动控制和精细化调节，进而影响CCD器件的测量精度。
技术实现思路
针对现有技术的至少一个缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种线阵CCD光积分时间自适应调节系统，其目的在于解决现有技术中通过改变系统主频来调节光积分时间存在的输出信号幅值的变化幅度大，无法实现自动控制和精细化调节，影响CCD器件的测量精度的问题。为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种线阵CCD光积分时间自适应调节系统，包括信号处理单元和调节单元；所述信号处理单元用于将CCD器件输出的电压信号与预设的阈值电压进行比较，根据比较结果输出对应的调节指令；所述调节单元用于根据所述调节指令增加或减小输出至CCD器件的转移脉冲个数，直至CCD器件输出的电压信号落入预先设定的阈值范围，从而实现对光积分时间的调节。优选的，上述线阵CCD光积分时间自适应调节系统，还包括信号采集单元，所述信号采集单元的输出端与信号处理单元的输入端相连，用于采集CCD器件输出的模拟电压信号并将其转换为数字电压信号。优选的，上述线阵CCD光积分时间自适应调节系统，当CCD器件输出的电压信号大于阈值电压时，信号处理单元输出第一调节指令；所述第一调节指令用于控制调节单元根据给定的步进单位减小输出至CCD器件的转移脉冲个数；当CCD器件输出的电压信号小于阈值电压时，信号处理单元输出第二调节指令；所述第二调节指令用于控制调节单元根据给定的步进单位增加输出至CCD器件的转移脉冲个数。优选的，上述线阵CCD光积分时间自适应调节系统，其信号处理单元采用DSP数字信号处理器。优选的，上述线阵CCD光积分时间自适应调节系统，其调节单元采用CPLD芯片，所述CPLD芯片包括基准时钟模块、分频器、第一计数器、第二计数器和与门；所述基准时钟模块的输出端与分频器的输入端相连；所述分频器的第一输出端与第一计数器的输入端相连，第二输出端与第二计数器的第一输入端相连；所述第二计数器的第二输入端与DSP数字信号处理器的输出端相连，输出端与与门的输入端相连。优选的，上述线阵CCD光积分时间自适应调节系统，其信号采集单元包括运算放大器和A/D模数转换器；所述运算放大器的输入端与CCD器件的输出端相连，输出端与A/D模数转换器的输入端相连；所述A/D模数转换器的输出端与DSP数字信号处理器的输入端相连。优选的，上述线阵CCD光积分时间自适应调节系统，其基准时钟模块采用有源晶振实现。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：本专利技术提供的线阵CCD光积分时间自适应调节系统，通过运算放大器、A/D模数转换器、DSP数字信号处理器、CPLD芯片形成了闭环系统回路，通过该闭环回路实现光积分时间的自适应调节，改变CCD光积分阶段的转移脉冲个数，提高了CCD器件的测量精度及抗干扰性。附图说明图1是本专利技术提供的线阵CCD光积分时间自适应调节系统的逻辑框图；图2是本专利技术实施例提供的线阵CCD光积分时间自适应调节系统的硬件结构示意图；图3是本专利技术实施例提供的跟随电路的电路结构示意图；图4是本专利技术实施例提供的A/D采样电路的电路结构示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。图1是本专利技术提供的一种线阵CCD光积分时间自适应调节系统的逻辑框图，如图1所示，该线阵CCD光积分时间自适应调节系统包括信号处理单元和调节单元；信号处理单元用于将CCD器件输出的电压信号与预设的阈值电压进行比较，根据比较结果输出对应的调节指令；调节单元用于根据所述调节指令增加或减小输出至CCD器件的转移脉冲个数，直至CCD器件输出的电压信号落入预先设定的阈值范围，从而实现对光积分时间的调节。具体的，当CCD器件输出的电压信号大于阈值电压时，信号处理单元输出第一调节指令；该第一调节指令用于控制调节单元根据给定的步进单位减小输出至CCD器件的转移脉冲个数；当CCD器件输出的电压信号小于阈值电压时，信号处理单元输出第二调节指令；所述第二调节指令用于控制调节单元根据给定的步进单位增加输出至CCD器件的转移脉冲个数。进一步的，该线阵CCD光积分时间自适应调节系统还包括信号采集单元，该信号采集单元的输出端与信号处理单元的输入端相连，用于采集CCD器件输出的模拟电压信号并将其转换为数字点电压信号，转换得到的数字电压信号被传输至信号处理单元。下面结合实施例和附图对本专利技术提供的保护电路的结构和工作原理进行详细说明。图2是本实施例提供的线阵CCD光积分时间自适应调节系统的硬件结构示意图，如图2所示，该线阵CCD光积分时间自适应调节系统包括运算放大器、A/D模数转换器、DSP数字信号处理器、CPLD芯片；运算放大器的输入端与CCD器件的输出端相连，输出端与A/D模数转换器的输入端相连，主要作为跟随电路，提高CCD器件输出信号的驱动能力；CCD器件正常驱动后输出的模拟电压信号OS驱动能力不够，需通过运算放大器提高驱动能力，运算放大器对模拟电压信号OS进行运算放大后输出OSA信号；图3为本实施例中的跟随电路的电路结构示意图，运算放大器采用AD8041MD，该器件为输出轨对轨高速运放，增益带宽积高达130MHz，压摆率高达130V/us，可确保视频信号不失真并快速建立，采用同相跟随，电阻R2为放大倍数匹配电阻，且电阻R1和R2的阻值相等。A/D模数转换器用于将运算放大器输出的OSA信号通过转换为数字信号；A/D模数转换器的输出端与DSP数字信号处理器的输入端相连，用于将模数转换后的数字信号传输至DSP数字信号处理器进行处理；图4为本实施例中的A/D采样电路原理图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种线阵CCD光积分时间自适应调节系统，其特征在于，包括信号处理单元和调节单元；所述信号处理单元用于将CCD器件输出的电压信号与预设的阈值电压进行比较，根据比较结果输出对应的调节指令；所述调节单元用于根据所述调节指令增加或减小输出至CCD器件的转移脉冲个数，直至CCD器件输出的电压信号落入预先设定的阈值范围，以实现对光积分时间的调节。

【技术特征摘要】
1.一种线阵CCD光积分时间自适应调节系统，其特征在于，包括信号处理单元和调节单元；所述信号处理单元用于将CCD器件输出的电压信号与预设的阈值电压进行比较，根据比较结果输出对应的调节指令；所述调节单元用于根据所述调节指令增加或减小输出至CCD器件的转移脉冲个数，直至CCD器件输出的电压信号落入预先设定的阈值范围，以实现对光积分时间的调节。2.如权利要求1所述的线阵CCD光积分时间自适应调节系统，其特征在于，还包括信号采集单元，所述信号采集单元的输出端与信号处理单元的输入端相连，用于采集CCD器件输出的模拟电压信号并将其转换为数字电压信号。3.如权利要求1或2所述的线阵CCD光积分时间自适应调节系统，其特征在于，当CCD器件输出的电压信号大于阈值电压时，信号处理单元输出第一调节指令；所述第一调节指令用于控制调节单元根据给定的步进单位减小输出至CCD器件的转移脉冲个数；当CCD器件输出的电压信号小于阈值电压时，信号处理单元输出第二调节指令；所述第二调节指令用于控制调节单元根据给定的步进单位增加输出...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷雯雯，李宁，刘俊池，左庆，曹海波，乔大伟，陈辉，
申请(专利权)人：湖北三江航天万峰科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42