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基于线阵CCD的条纹计数器系统研究

申冬玲  
【摘要】: 光学干涉测量技术是以光波干涉原理为基础的一门技术,不但是实验物理学的重要方法,而且广泛应用于其它学科。与一般的光学测量方法相比,光学干涉测量技术具有更高的灵敏度和精度。因为干涉仪是以干涉条纹来反映被测物理量,如位移、折射率、波长等的变化信息,所以对于涉条纹的自动记录和处理是干涉测量技术的重要发展方向。本文从迈克尔逊干涉仪实验出发,提出了采用电荷耦合器件设计的一种新型条纹计数系统。 电荷藕合器件(CCD)是一种半导体成像器件。这种器件借助于必要的光学系统和适合的驱动电路,可以将景物的图像以光电信号形式转移、存储、传输和处理。近二十年来,CCD技术已经广泛应用于军用和民用各个领域,尤其是随着工业自动化程度的提高以及工业现场的需要,在检测和监控方面的应用也越来越普及。 本文应用线阵CCD-TCD1251UD对固定点强度变化进行了研究。在此基础上,利用单片机、模拟数字电子技术及光电检测技术设计了一套条纹计数器系统。 通过对线阵CCD条纹计数装置的系统分析确定了光学系统的构成和线阵CCD信号输出处理系统的方案。在开发硬件装置的基础上,完成了基于C51的单片机编程,利用该程序实现了对模数转换采集的控制和数据的读取功能。另外,本文还介绍了基于LabVIEW的上位机程序开发,利用该程序可以完成与下位机的数据通信及实验数据的记录,并可以给出条纹电压变化趋势图等。 论文共分为六章,第一章主要介绍了课题的背景及意义、CCD简介与应用现状和发展前景、本文的内容及主要工作;第二章阐述了条纹计数器系统的设计理论和器件的选择;第三章主要阐述了装置的硬件设计;第四章主要阐述了装置的软件设计;第五章主要阐述了装置的调试及实验结果,并对实验结果进行了分析;第六章作了全文的总结及展望。


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