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第14章固態(tài)圖象傳感器CCD(電荷耦合器件工作原理)CCD是以陣列形式排列在襯底材料上的金屬-氧化物-半導(dǎo)體(MOS)電容器件組成,具有光生電荷、積蓄和轉(zhuǎn)移電荷功能。光線金屬P型硅勢(shì)阱一個(gè)勢(shì)阱所收集的光生電荷稱為一個(gè)“電荷包”。一個(gè)MOS光敏元稱為一個(gè)像素。在CCD器件是在半導(dǎo)體硅片上制作成百上千的規(guī)則排列的MOS光敏元,稱為光敏元陣列。CCD圖像傳感器按像素的空間排列分為線陣CCD和面陣CCD。線陣CCD主要用于一維尺寸的自動(dòng)檢測(cè),精度高。面陣CCD主要用于實(shí)時(shí)攝像例:如果線陣CCD傳感器的光敏單元數(shù)為2048,相鄰光敏單元中心距為14um,光學(xué)系統(tǒng)放大倍數(shù)8,則光敏單元總長(zhǎng)度為:2048×14um=28.672mmCCD實(shí)際分辨率14um/8=1.75um。最大被測(cè)物體尺寸D由下式給出:高速線陣CCD舉例IL-P1-4096是加拿大DALSA公司生產(chǎn)的雙相高速線陣CCD。雙相輸出,每相輸出數(shù)據(jù)頻率為25MHz;·線掃描速率為87kHz;·像素尺寸10μm×10μm;每行4096個(gè)像素點(diǎn);IL-P1-4096可根據(jù)傳感器光敏單元(像素)上的感光變化,將對(duì)象圖像的感光變化轉(zhuǎn)化為電荷包。電荷包中電子的個(gè)數(shù)是由感光強(qiáng)度和CCD器件的光積分時(shí)間決定的。電荷包被收集到獨(dú)立的存儲(chǔ)井中,然后用像素復(fù)位時(shí)鐘來控制CCD器件的積分和曝光時(shí)間。CR1、CR2-輸出像素相位操作時(shí)鐘。RST-像素復(fù)位時(shí)鐘。TCK是行轉(zhuǎn)移同步信號(hào),可用來控制轉(zhuǎn)移柵。PR曝光和積分時(shí)間控制信號(hào)在TCK的兩個(gè)高電平之間,可由PR來控制CCD的曝光和積分時(shí)間。芯片工作過程:當(dāng)TCK的高電平到來時(shí),CCD的光敏單元將采集到的光信號(hào)轉(zhuǎn)移到相應(yīng)的移位單元中。光敏單元在PR積分控制信號(hào)的作用下重新開始感光積分,而進(jìn)入移位單元中的信號(hào)將在兩相操作時(shí)鐘CR1X、CR2X的作用下移出。第15章超聲波傳感器又稱超聲波換能器或超聲波探頭,是一種聲-電轉(zhuǎn)換裝置。廣泛用于超聲波清洗、加工、超聲波檢測(cè)、探傷和測(cè)距等方面。超聲波:(>20KHz聲波)超聲波在介質(zhì)中傳輸可產(chǎn)生三種振蕩波:橫波(質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向垂直于傳播方向)縱波(質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向同于傳播方向)表面波(振動(dòng)方向介于縱波和橫波之間)橫波只能在固體中傳播,縱波能在固、液、氣中傳播。表面波隨深度增加衰減迅速。超聲波探頭壓電式超聲波探頭最常用。發(fā)射頭:(逆向壓電效應(yīng))接收頭:(正向壓電效應(yīng))超聲波傳感器應(yīng)用1、超聲波無損探傷:利用超聲波在被檢材料中傳播時(shí),在缺陷處產(chǎn)生的折射、反射或衰減等,建立缺陷與超
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