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1、第14章 固态图象传感器 CCD（电荷耦合器件工作原理） nCCD是以阵列形式排列在衬底材料上的金属 氧化物半导体(MOS)电容器件组成，具有光 生电荷、积蓄和转移电荷功能。 光线 金属 P型硅 势阱一个势阱所收集的光生电荷 称为一个“电荷包”。一个 MOS光敏元称为一个像素。 在CCD器件是在半导体硅片 上制作成百上千的规则排列 的MOS光敏元，称为光敏元 阵列。 nCCD图像传感器 n按像素的空间排列分为线阵CCD和面阵CCD 。 线阵CCD主要用于 一维尺寸的自动检 测，精度高。 面阵CCD主要用于实时摄像 CCD的基本特征参数 n1.响应度（光电转换因子）：指输出的电信号与输 入的光信
2、号能量之比： n2.光谱特性：指器件的响应度 n与入射光频率或波长的关系。 n3.暗电流：CCD器件在没有光 n信号输入时，由MOS电容中的少数热载流子形成 的转移电流。暗电流是判断CCD器件的重要标准 。 n4.分辨率：表示分辨图像的能力，取决于光敏单元 的间距，常用光敏单元数表示。 n检测中CCD对被测图像的分辨率取决于光敏单元 的中心距、光学系统放大倍数及CCD光敏单元数 。 n例：如果线阵CCD传感器的光敏单元数为2048，相邻 光敏单元中心距为14um，光学系统放大倍数8，则光 敏单元总长度为： n204814um=28.672mm nCCD实际分辨率14um/8=1.75um。 n
3、最大被测物体尺寸D由下式给出： n高速线阵CCD举例 nIL-P1-4096是加拿大DALSA公司生产的双相高速线 阵CCD 。 n双相输出，每相输出数据频率为25MHz； n线扫描速率为87kHz； n像素尺寸10m10m；每行4096个像素点； nIL-P1-4096可根据传感器光敏单元（像素）上的感 光变化，将对象图像的感光变化转化为电荷包。电 荷包中电子的个数是由感光强度和CCD器件的光积 分时间决定的。电荷包被收集到独立的存储井中， 然后用像素复位时钟来控制CCD器件的积分和曝光 时间。 nCR1、CR2-输出像素相位操 作时钟。 nRST-像素复位时钟。 nTCK是行转移同步信号，
4、可 用来控制转移栅。 nPR曝光和积分时间控制信号 在TCK的两个高电平之间， 可由PR来控制CCD的曝光和 积分时间。 n芯片工作过程：当TCK的高 电平到来时，CCD的光敏单 元将采集到的光信号转移到 相应的移位单元中。光敏单 元在PR积分控制信号的作用 下重新开始感光积分，而进 入移位单元中的信号将在两 相操作时钟CR1X、CR2X的 作用下移出。 CCD图像传感器的应用 飞思卡尔杯智能车竞赛 作品 CCD振动测量系统 第15章 超声波传感器 n又称超声波换能器或超声波探头，是一种声-电转 换装置。广泛用于超声波清洗、加工、超声波检测 、探伤和测距等方面。 n超声波：（20KHz声波） n超声波在介质中传输可产生三种振荡波： n横波（质点振动方向垂直于传播方向） n纵波（质点振动方向同于传播方向） n表面波（振动方向介于纵波和横波之间） n横波只能在固体中传播，纵波能在固、液、气中传 播。表面波随深度增加衰减迅速。 超声波传感器应用 n1、超声波无损探伤：利用超声波在被检材料中传播 时，在缺陷处产生的折射、反射或衰减等，建立缺 陷与超声波强度、相位、频率、衰减特性等间的相 关关系，超声探伤是目前最为广泛的无损检测方法 。 数字超声波探伤仪 超声波探伤 n2.超声波测距 3.超声波清洗
