空间目标观测科学级CCD相机实现技术研究

【摘要】： 本文系统性的介绍了CCD相机系统软硬件设计的关键技术,以TH7883面阵CCD传感器为核心器件,研制了带有致冷功能、曝光时间和读出速率可控、实时采集的科学级CCD数码相机。 本文首先阐述了CCD传感器的工作原理和主要概念,包括光电转换原理、电荷转移原理、CCD的性能指标,并分析了CCD的噪声特性。在此基础上,系统而详细地介绍了我们研制成功的CCD相机系统各组成部分的硬件设计,按照系统功能分为六部分即供电单元、CCD驱动电路、视频信号处理电路、接口电路、致冷电路和光学部分分别加以介绍。其中着重对CCD传感器的去噪声技术进行了研究,采用了相关双采样和相关四采样的方法处理视频信号,并分别进行12bits和14bits的A/D转换;在系统中使用了半导体致冷片和反馈电路构建了致冷电路,使CCD的温度保持在-20℃以减少热噪声;数据传输采用USB2.0接口规范以满足实时数据传输的要求。此外,对系统的软件设计给予了详细的说明,包括USB2.0接口的主机驱动程序、固件程序的开发。 本相机系统经过试验调试,证明了系统的软硬件设计是成功的,满足了CCD相机系统的基本要求。