《電子技術應用》
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TDI CCD视频响应性能的高精度检测
来源：电子技术应用2012年第8期
刘妍妍1，韩双丽2，李国宁2，金龙旭2
1.长春理工大学 电子信息工程学院，吉林 长春130022； 2.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春130033
摘要： TDI CCD主要应用于空间遥感和科学实验中。为了解决TDI CCD性能检测过程中精度不够、检测方法不够准确等问题，提出了一套更为科学而准确的高精度TDI CCD性能检测方法。实验结果表明，暗电流信号和CCD噪声的测量不确定度是以往测量方法的1/10，其他视频响应性能的不确定度也仅为以往测量方法的1/5。该测量方法提高了TDI CCD视频响应的检测精度和准确性。
中圖分類號： TN386.5
文獻標識碼： A
文章編號： 0258-7998(2012)08-0037-02
The high accuracy detection for video response of TDI CCD
Liu Yanyan1，Han Shuangli2，Li Guoning2，Jin Longxu2
1.School of Electronic and Information Engineering，Changchun University of Science and Technology, Changchun 130022，China； 2.Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics and Physics, Chinese Academy of Sciences, Changchun 130033，China
Abstract： TDI CCD applies mainly in space remote sensing and scientific experiment，to solve problems such as the precision in the performance detection course of TDI CCD to be not enough, and detection method is not enough to allow certainly，have put forward a set of more scientific and accurate performance detection method of high accuracy of TDI CCD. Experiment result shows: with before measurement technique compare, the uncertainty of measurement of the CCD noise and signal of dark current reduce little 10 times, the uncertainty of other video respond performance also reduce little 5 times much, therefore existing measurement technique has raised the detection precision and accuracy that the video of TDI CCD responds.
Key words : TDI CCD；video response；dark current signal；CCD noise

    TDI CCD技術的提出已經(jīng)有很長時間，但是由于其制造成本和制造工藝的原因，其應用范圍還不廣泛，目前主要應用于空間遙感和科學實驗中[1-4]。針對TDI CCD視頻響應性能的檢測方法很多，但檢測準確性和檢測精度不夠。TDI CCD視頻響應性能主要包括暗電流信號、CCD噪聲、固定圖形噪聲和飽和電壓等[5]。為了解決TDI CCD性能檢測過程中精度不夠、檢測方法不夠準確等問題，本文將增加TDI CCD視頻信號的增益和量化位數(shù)，并提出了一套更為科學而準確的高精度TDI CCD性能檢測方法。

1 TDI CCD視頻信號處理功能的改進
    TDI CCD視頻信號處理功能的改進如圖1所示，可調增益放大器對真實視頻信號進行放大，增益可調范圍設置為-6 dB～+40 dB，視頻AD轉換器實現(xiàn)16 bit高量化位數(shù)模數(shù)轉換，可以在高動態(tài)范圍下完全檢測出TDI CCD噪聲，實現(xiàn)TDI CCD相機光電性能的高精度檢測。

2 制定TDI CCD視頻響應性能檢測方法
    TDI CCD相機視頻響應性能參數(shù)包括飽和輸出電壓、CCD噪聲、固定圖形噪聲、暗電流信號等。TDI CCD視頻響應性能檢測方法如圖2所示，選用發(fā)光LED作為光源，發(fā)光LED放在光學導軌上，TDI CCD信號處理板放置在光學導軌的終端，通過調整發(fā)光LED與TDI CCD之間的距離來改變TDI CCD面的輻射照度，TDI CCD信號處理板輸出的高量化位數(shù)的數(shù)字圖像通過Cameralink總線傳給計算機進行數(shù)據(jù)處理。

  

4 實驗結果

 


    根據(jù)式（1）～式（7），分別對TDI CCD的暗電流信號、CCD噪聲、飽和電壓、固定圖形噪聲等視頻響應參數(shù)進行了計算，其測量值和測量不確定度如表1所示。測量不確定度是通過對同一片TDI CCD，使用相同方法進行重復測試而得出的[7]。
    本文提出了一種科學而準確的高精度TDI CCD 性能檢測方法，對TDI CCD各項視頻響應的檢測方法和計算方法進行了深入的研究和改進。通過對TDI CCD視頻信號的處理，使增益可調范圍擴展到-6 dB～+40 dB，量化位數(shù)增加到16 bit，使TDI CCD的暗電流信號和CCD噪聲的不確定度縮至1/10，其他視頻響應性能的不確定性也縮小至不足1/5，提高了TDI CCD視頻響應參數(shù)的檢測精度和準確性。


參考文獻
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[3] 李朝輝，王肇勛，武克用.空間相機CCD焦平面的光學拼接[J].光學精密工程，2000，8(3)：213-216.
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