傳感器原理bppt課件(編輯修改稿)
2025-06-02 00:40 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 RLUOG a c d b?? 3? RU0 0a —復(fù)位電平； b —參考電平c —饋通電壓； d —信號電壓 每檢測一個電荷包，在輸出端就得到一個負脈沖，其幅度正比于信號電荷包的大小。不同信號電荷包的大小轉(zhuǎn)換為信號對脈沖幅度的調(diào)制，即 CCD輸出調(diào)幅信號脈沖列。 OG?+ 導(dǎo)通 反偏 Ucc 復(fù)位電平 CCD輸出信號具有以下幾個特點： （約 7～8V）上，信號電平在幾十至幾百 mV范圍內(nèi)變化，呈單極性負向變化。 ，按離散形式出現(xiàn)，每個電荷包對應(yīng)著一個像元，中間由復(fù)位電平隔離，要準確檢測出像元信號，必須清除復(fù)位脈沖干擾。 US與 CCD輸出的電荷量 Q成正比，與輸出結(jié)電容 CS成反比 故放大器輸出信號電壓為 CCD輸出端對地短路 。 綜上所述 ， CCD圖像傳感器既具有光電轉(zhuǎn)換功能 ， 又具有信號電荷的存貯 、 轉(zhuǎn)移和檢測功能 ， 它能把一幅空間域分布的光學(xué)圖像變換成為一列按時間域分布的離散的電信號“ 圖像 ” 。 SS CQU ?SOS GUU ? 線陣與面陣 CCD圖像傳感器 電荷耦合圖像傳感器從結(jié)構(gòu)講可以分為兩類，一類是用于獲取線圖像的，稱為線陣 CCD；線陣 CCD目前主要用于產(chǎn)品外部尺寸非接觸檢測、產(chǎn)品表面質(zhì)量評定、傳真和光學(xué)文字識別技術(shù)等方面；另一類用于獲取面圖像，稱為面陣 CCD；面陣 CCD主要應(yīng)用于攝像領(lǐng)域。 CCD圖像傳感器 對于線陣 CCD，它可以直接接收一維光信息，為了得到整個二維圖像的輸出，就必須用掃描的方法來實現(xiàn)。 線陣 CCD傳感器由光敏區(qū)、轉(zhuǎn)移柵、模擬移位寄存器、偏置電荷電路、輸出柵和信號讀出（檢測）電路等幾部分組成。線陣 CCD圖像傳感器有兩種基本形式，即單溝道線陣 CCD圖像傳感器和雙溝道線陣圖像傳感器。 N N 1 N 2 光敏區(qū) 轉(zhuǎn)移區(qū)CCD???P??? t????S? G1???????????????? 1 ? 2 ? 3 ? 4 G0 U1 U2 S0 VD1 輸出 ? R DR D0 （ 1）光照光敏元，各光敏元中的光敏二極管產(chǎn)生光生電子空穴對，電子注入對應(yīng)的 MOS勢阱中，光像變?yōu)殡娤?—電荷包。（光積分） （ 2）積分周期結(jié)束，控制信號使轉(zhuǎn)移柵打開，光生電荷就通過轉(zhuǎn)移柵耦合到移位寄存器中，通過移位寄存器并行輸出。 （ 3）轉(zhuǎn)移柵關(guān)閉后，光敏單元開始下一行圖像信號積分采集。 轉(zhuǎn)移柵關(guān)閉時，光敏單元勢阱收集光信號電荷，經(jīng)過一定的積分時間，形成與空間分布的光強信號對應(yīng)的信號電荷圖像。積分周期結(jié)束時，轉(zhuǎn)移柵打開，各光敏單元收集的信號電荷并行地轉(zhuǎn)移到 CCD移位寄存器的相應(yīng)單元中。轉(zhuǎn)移柵關(guān)閉后，光敏單元開始對下一行圖像信號進行積分。而已轉(zhuǎn)移到移位寄存器內(nèi)的上一行信號電荷，通過移位寄存器串行輸出，如此重復(fù)上述過程。 N N 1 N 2 光敏區(qū) 轉(zhuǎn)移區(qū)CCD???P??? t????S? G1???????????????? 1 ? 2 ? 3 ? 4 G0 U1 U2 S0 VD1 輸出 ? R DR D0 CCD圖像傳感器 面陣 CCD圖像傳感器的感光單元呈二維矩陣排列，能檢測二維平面圖像。由于傳輸與讀出方式不同，面陣圖像傳感器有許多類型，常見的傳輸方式有行傳輸、幀傳輸和行間傳輸三種。 1）行傳輸（ LT）面陣 CCD 行傳輸（ LT）面陣 CCD的結(jié)構(gòu)如圖所示，它由選址電路、感光區(qū)、輸出寄存器（即普通結(jié)構(gòu)的 CCD）組成。 當(dāng)感光區(qū)光積分結(jié)束后，由行選址電路分別一行行地將信號電荷通過輸出寄存器轉(zhuǎn)移到輸出端。這種結(jié)構(gòu)的缺點是需要選址電路，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，且在電荷轉(zhuǎn)移過程中，光積分還在進行，會產(chǎn)生“拖影”。 2） 幀傳輸（ FT）面陣 CCD 幀傳輸（ FT）面陣 CCD的結(jié)構(gòu)如右圖所示，它是由感光區(qū)、暫存區(qū)、輸出寄存器組成。感光區(qū)和暫存區(qū)分開，感光區(qū)在積分時間內(nèi)，產(chǎn)生與光像對應(yīng)的電荷包，在積分周期結(jié)束后，利用時鐘脈沖將整幀信號轉(zhuǎn)移到暫存區(qū)。然后，整幀信號再向下移，進入水平讀出移位寄存器，串行輸出。這種結(jié)構(gòu)時鐘電路簡單，拖影問題比行傳輸小。 感光區(qū) 暫存區(qū) 讀出寄存器 3）行間傳輸圖像傳感器 行間傳輸圖像傳感器結(jié)構(gòu)如下圖所示，其特點是感光區(qū)和暫存區(qū)
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