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气溶胶探测仪CCD成像系统的设计与实现

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摘要

基于吸收性气溶胶探测仪工作需求,利用英国E2V公司的帧转移型面阵探测器CCD55-30和Xilinx公司的Virtex-2 XC2V3000系列FPGA,设计了CCD成像系统。系统硬件上包括时序驱动电路、预处理和采样电路、测温和控温电路、偏置电压电路、FPGA控制单元以及Camera Link通信电路等,并优化了数模混合部分的PCB布局结构。软件上对常用的两种驱动时序加以分析,并提出一种带有反向转移的驱动时序。有效地消除传统驱动时序帧转移不充分而带来的残余电荷,提高了成像信噪比,且帧周期和最短曝光时间可受反向转移调节。最后,对该CCD成像系统性能进行测试验证。上电后CCD温度能降低至-10℃,波动范围±0.5℃。系统能稳定输出14bit图像数据,帧频为1.8frame/s,最短曝光时间下限降低至17.28ms。输出非线性度误差为1.68%,在80%饱和曝光时成像信噪比为54.36dB,CCD可探测信号的动态范围为61.55dB,满足探测仪温控稳定、输出稳定、时间分辨率高、线性性能优、信噪比高、信号动态范围大的工作需求。

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补充资料

DOI:10.3788/cjl201845.1110001

作者单位:

    中国科学院国家空间科学中心
    中国科学院空间科学与应用研究中心
    中国科学院国家空间科学中心
    中国科学院国家空间科学中心
    中国科学院国家空间科学中心

引用该论文

梁少林,王咏梅,贾楠,石恩涛,毛靖华. 气溶胶探测仪CCD成像系统的设计与实现[J].中国激光,2018,45(11):1110001.