《电子技术应用》
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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。
中图分类号： TN386.5
文献标识码： A
文章编号： 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技术的提出已经有很长时间，但是由于其制造成本和制造工艺的原因，其应用范围还不广泛，目前主要应用于空间遥感和科学实验中[1-4]。针对TDI CCD视频响应性能的检测方法很多，但检测准确性和检测精度不够。TDI CCD视频响应性能主要包括暗电流信号、CCD噪声、固定图形噪声和饱和电压等[5]。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，本文将增加TDI CCD视频信号的增益和量化位数，并提出了一套更为科学而准确的高精度TDI CCD性能检测方法。

1 TDI CCD视频信号处理功能的改进
    TDI CCD视频信号处理功能的改进如图1所示，可调增益放大器对真实视频信号进行放大，增益可调范围设置为-6 dB～+40 dB，视频AD转换器实现16 bit高量化位数模数转换，可以在高动态范围下完全检测出TDI CCD噪声，实现TDI CCD相机光电性能的高精度检测。

2 制定TDI CCD视频响应性能检测方法
    TDI CCD相机视频响应性能参数包括饱和输出电压、CCD噪声、固定图形噪声、暗电流信号等。TDI CCD视频响应性能检测方法如图2所示，选用发光LED作为光源，发光LED放在光学导轨上，TDI CCD信号处理板放置在光学导轨的终端，通过调整发光LED与TDI CCD之间的距离来改变TDI CCD面的辐射照度，TDI CCD信号处理板输出的高量化位数的数字图像通过Cameralink总线传给计算机进行数据处理。

  

4 实验结果

 


    根据式（1）～式（7），分别对TDI CCD的暗电流信号、CCD噪声、饱和电压、固定图形噪声等视频响应参数进行了计算，其测量值和测量不确定度如表1所示。测量不确定度是通过对同一片TDI CCD，使用相同方法进行重复测试而得出的[7]。
    本文提出了一种科学而准确的高精度TDI CCD 性能检测方法，对TDI CCD各项视频响应的检测方法和计算方法进行了深入的研究和改进。通过对TDI CCD视频信号的处理，使增益可调范围扩展到-6 dB～+40 dB，量化位数增加到16 bit，使TDI CCD的暗电流信号和CCD噪声的不确定度缩至1/10，其他视频响应性能的不确定性也缩小至不足1/5，提高了TDI CCD视频响应参数的检测精度和准确性。


参考文献
[1] 薛鸣球，沈为民.轻小型高分辨率TDI CCD相机的光学设计[M].北京：科学出版社，2005：158-163.
[2] 韩昌元.高分辨力空间相机的光学系统设计[J].光学精密工程，2008，16(11)：2164-2172.
[3] 李朝辉，王肇勋，武克用.空间相机CCD焦平面的光学拼接[J].光学精密工程，2000，8(3)：213-216.
[4] 李国宁，刘妍妍，金龙旭，等.大视场时间延迟积分电荷耦合器件相机静态传递函数自动测试系统[J].光学学报，2010，30(11)：3171-3176.
[5] 李益民，刘岩俊，何昕，等.高精度CCD拼接相机标定方法研究[J].半导体光电，2008，29(5)：799-802.
[6] 王军，冯伟，刘金国，等.大视场多CCD拼接相机标定方法研究[J].光学与光电技术，2004，2(6)：7-9.
[7] 费业泰.误差理论与数据处理[M].北京：机械工业出版社，2007：68-70.

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