在相机研制过程中，电路参数的每次调整都伴随着对相机输出满阱的测试，参数调整繁复，满阱测试的次数过多。为获得最佳的满阱输出性能，对电路各项参数进行精确匹配，提高满阱测试的效率，设计了一套自动化满阱性能测试平台。研究了影响电荷耦合器件满阱性能的因素，建立了光子转移曲线模型，提出了一种光子转移曲线快速取点法，并讨论了模型和方法在满阱测试中的应用。搭建了包括光源系统、成像电路、和温度采集系统在内的测试平台，并完成了自动化流程的软硬件设计。将该测试平台应用于在研相机的测试，验证了平台构造和测试方法的正确性，测量精度优于±1.6%，满足科学级相机的研制使用要求。

设计了大尺寸输出节点和大尺寸放大器栅电容的CCD特殊输出结构，使输出节点总电容约为4.5×10^-13 F，对设计结构进行了工艺试验。对输出节点电容进行参数校准、结构优化、流片试验、测试验证。试验结果表明，优化设计后的CCD电压转换因子精确地达到了0.352 μV/e^-，满足了航天系统紫外线阵CCD满阱容量需达到1.0×10⁷ e^-/pixel量级，饱和输出幅度在3.5~4 V范围，CCD的电压转换因子在0.35 μV/e^-亚微伏水平（比传统CCD低1~2个数量级）的特殊输出结构要求。

在CCD成像电路的研发过程中，为了确保CCD达到最优的满阱性能，需要不断调整CCD驱动信号参数并进行满阱测试，该过程通常需要重复几十甚至上百次。通用的光子转移曲线法需要积分球等设备搭建平场光源，系统复杂，满阱测试效率较低。提出了一种满阱测试方法——LED点测试法，该方法通过光子转移曲线法获取系统增益后，仅通过搭建LED点光源配合普通民品镜头即可实现CCD满阱测试。基于载荷CCD成像电路，使用LED点测试法进行测试。结果表明，载荷CCD的满阱电子数可达817.013ke^-，误差不大于0.643%。针对LED点测试的同组数据采用传统满阱测试方法进行测试，对比结果表明，LED点测试法和传统测试方法相对光子转移曲线法的误差分别为0.039 7%和1.9%。LED点测试法可用作简易条件下快速测量CCD满阱的通用方法，能够提升CCD成像电路的研发效率。

宇宙线事件是CCD和CMOS空间探测图像中普遍存在的现象，对目标的识别和提取造成了干扰。对于空间天文观测图像，提出了一种基于天文位置定标的识别算法，并在 230帧嫦娥三号月基光学望远镜的CCD图像中，共检测到29 731例宇宙线事件。与传统的拉普拉斯算法相比，本算法检测到的宇宙线事件总数多11.14%，多出的部分主要是形态与星像类似的宇宙线事件；在拉普拉斯算法检测到的样本中，98.07%可被本算法检测到；对本算法没有检测到的1.93%样本进行了检查，发现其中48.64%为恒星星像，是错误识别。分析统计了宇宙线事件在月基光学望远镜CCD靶面上的电子沉积分布，和哈勃太空望远镜的两个CCD探测器的结果对比，发现两者形态类似，但前者的峰值略高；进一步分析了宇宙线事件入射角度在CCD靶面上的二维分布，发现在两个方向上有明显超出，可以理解为探测器在嫦娥三号着陆器内部等效铝厚度较小。最后，本文提取出所有识别出的宇宙线事件的形态，建立了“CCD探测器宇宙线实体样本库”，可为空间天文望远镜图像仿真系统提供依据。

小孔转轮是某试验装置光路自动校准系统的关键器件，重复定位精度是其重要指标之一。为了有效测量运行于真空环境下的小孔转轮重复定位精度，提出了一种基于激光和CCD组合的测量方法，并以转轮滤波小孔光斑中心的位置重复性作为其重复定位精度的评价指标，搭建了一套完整的测量系统。利用CCD采集通过转轮滤波小孔的激光光斑，通过图像处理的方法对激光光斑图像进行滤波去噪、阈值分割、二值化、边缘检测等预处理，利用最小二乘法对激光光斑进行圆拟合，得到光斑中心坐标。在非真空环境下与激光干涉仪进行了对比实验，两者测量的角度偏差仅相差11″，表明了该测量方法具有较高的精度，可以满足测量要求。采用该测量方法对真空环境下的小孔转轮进行了约6 h正反往复各60次的重复性测量，结果表明，该测量方法能有效测量真空环境下小孔转轮的重复定位精度。

在采用一束激光辐照电荷耦合器件（Charged Coupled Device， CCD）图像传感器时，串扰效应是最重要的干扰之一。本文采用532 nm激光对一个行间转移型CCD进行辐照实验，观测到了一系列串扰现象，计算CCD的饱和阈值为0.32 mW/cm²。根据行间转移型CCD的工作原理和驱动脉冲时序，将串扰效应分为积分周期内的溢出和读出转移时的溢出两个过程，并据此开展了串扰效应图像的仿真研究。首先基于高斯光束传输变换规律对探测靶面的激光能量分布进行了仿真，然后根据光电转换效应对光生电荷分布进行了仿真，对串扰效应的两个溢出过程进行仿真得到了串扰电荷分布，最后对电压检测和灰度量化过程进行仿真得到了串扰图像。统计计算得到仿真相对误差均小于40%，说明仿真结果与实验结果吻合得很好。

开展了416 nm纳秒脉冲激光对CCD的损伤实验，观察到了CCD从点损伤到线损伤，再到面损伤的过程，并计算出了点损伤、线损伤和面损伤所对应的损伤能量密度阈值分别为16.7 mJ/cm²～71.9 mJ/cm²、61.0 mJ/cm²～207.8 mJ/cm²和352.6 mJ/cm²；通过对不同损伤状态CCD的损伤点表面显微图像的分析，以及不同损伤状态对应的CCD各电极之间电阻值的测量，得出不同损伤状态主要由二氧化硅绝缘层材料相变引起电阻值改变所产生；COMSOL软件仿真显示CCD各层最先产生熔融的是二氧化硅绝缘层，能量密度为420 mJ/cm²，与实验结果相接近。实验结果证明了CCD损伤机理分析方法的正确性。

像面非均匀性与镜头、探测器组件、空间杂散光、温漂等多种因素相关，单一方法无法有效区分误差源，需逐一校正，针对偏振成像仪通过积分时间调整的在轨工作模式，研究基于多参量校正补偿的探测器非均匀性校正方法.通过探测器综合测试设备，获取温度、暗电流、曝光时间、光谱响应率等敏感因素数据，经过暗电流、帧转移效应、温度补偿和环境参量的校正，对探测器非均匀性进行多点法校正，消除了像面低频不均衡响应差异和邻域高频差异.实验表明，95%满阱单帧数据像元响应不一致性由1.141%降至0.513%，校正后数据噪声表现为散粒噪声，校正后有良好的动态范围调节能力和线性度，基于多参量的非均匀性校正方法为仪器的定标校正和在轨快速计算提供了数据支撑，为后续偏振遥感仪器提供有效参考.