线阵CCD输出信号的数据采集

线阵CCD输出信号的数据采集

一、线阵CCD输出信号的数据采集(论文文献综述)

冯晓艳[1](2021)在《基于CCD的SPR型塑料光纤折射率检测系统设计》文中提出表面等离子体共振(SPR)是用于检测外部环境的变化的一种光学现象,在环境质量检测和生物医学研究等领域获得了广泛的应用。光纤SPR传感器由于规格小、精度高、响应速度快、抗电磁干扰能力强和对环境中折射率变化敏感,已经成为近年来研究的热点。因此,设计了一种D型塑料光纤SPR传感器来检测折射率的变化,同时设计并制作了传感器检测的相关电路,主要工作如下:首先分析了折射率检测系统的工作原理、基本性能以及光纤SPR效应,光学系统的设计选择基于平场全息凹面光栅的光路结构,使用ZEMAX软件确定所需的光学元件参数后,完成建模优化。利用磁控溅射法在抛磨好的D型光纤结构上涂覆50nm厚的金膜,创建D型光纤表面等离子体共振传感器来检测折射率变化。设计并构造以FPGA为核心驱动芯片和CCD为光电探测器的折射率检测系统。根据功能整个电路系统分为CCD驱动、AD转换、FPGA控制和USB通信等模块。选用响应波长范围是200nm-1100nm的线阵CCD探测器TCD1304DG进行光电转化,得到的信号通过AD7667转换为数字信号,利用“软”FIFO进行速率匹配,通过USB通信接口将电路板与上位机连接起来,完成数据的传输。其中FPGA用于完成各个模块的程序控制,而Labview设计的上位机用于进行完成数据的图像化显示。搭建好系统后,使用拟合法进行波长标定,完成“像元位置-波长”的一一对应,最后选用水和Na Cl溶液进行折射率检测。实验结果表明设计的测试系统在400-800nm范围内具有稳定的性能,可以准确测量波长变化,且光栅在660nm附近波长分辨率为2nm,符合设计要求。因此可以根据设计的D型塑料光纤SPR传感器的灵敏度1213nm/RIU,和设计搭建的测试系统对不同溶液的折射率进行检测。

汪文静[2](2021)在《基于高精度CCD线性传感器风沙流浓度非接触测试装置研究》文中研究指明为了研究近地表土壤风蚀中风沙流颗粒的空间动态变化规律,传统方法是将集沙仪置于风沙流中收集风蚀物,分析其在垂直高度上的分布情况。但集沙仪直接置于风沙流中必然对风沙流场造成局部改变,同时集沙仪经长时间测试后,其集沙盒会积满沙尘颗粒,增加了拆卸清理的工序,既影响测试精准度,又降低测试效率。因此,本文将高精度CCD线性传感器用于风沙流颗粒的非接触测试,其主要原理是:线光源发出的光照射到CCD感光面上的同时,检测流道中的风沙流颗粒从线光源和CCD传感器二者之间通过,利用STM32处理器的定时器产生脉冲来驱动线性CCD传感器TCD2901D进行图像采集工作,采集结果经串行通信传送到上位机,最后利用图像波形显示软件可方便的查看传感器测试到的风沙流颗粒的结果。经微型风洞对传感器进行标定,得到测点占比平均值与理论浓度值之间近似呈线性关系,进一步开展OFDY-1.2型风蚀风洞实验得到测试误差平均值为10.18%。结果表明:该高精度CCD线性传感器能够大致测试到单位空间中的风沙流颗粒,能够为后续研制基于高精度CCD线性传感器的沙尘浓度测试仪,实现对近地表土壤风蚀的野外非接触监测提供技术支持。

时莉[3](2021)在《基于FPGA的多通道光纤光谱仪控制系统设计》文中指出光谱仪是利用光学原理,如光的色散、吸收、散射等,从而得到与被分析物质有关的光谱,进而分析出物质元素成分以及内部结构的物理光学设备,其在多个领域得到了广泛应用。由于单通道光纤光谱仪在波长测量范围和波长分辨率之间存在一定的制约关系,而且随着科学领域对光谱仪的性能要求越来越高,多通道光谱仪已成为各国研究的热点。光谱仪控制系统是多通道光纤光谱仪的核心部分,本文设计并制作了多通道光谱数据采集、处理及传输的控制系统,并简单介绍了多通道光谱仪的光学系统,以及结合上位机软件对多通道控制系统进行测试。在本课题设计过程中,首先对系统的总体方案进行了设计。在硬件部分,将系统分为几个模块,包括FPGA控制模块、CCD光电转换模块、A/D转换模块、USB通信模块、RS232通讯模块、电源模块以及存储模块,分别设计了各个模块的硬件电路图,完成了芯片选型等工作。根据系统设计要求,CCD器件选用线阵TCD1304DG器件,每一个通道分别对应一个CCD器件;A/D转换芯片选用专用图像处理器AD9826,选用USB2.0接口作为光谱数据传输以及控制系统与上位机通信的串口;为了提高光谱仪的处理速度,实现多个通道的同步采集,选用FPGA作为控制芯片。在软件部分,基于Verilog HDL硬件描述语言,首先介绍了系统的总体功能状态图,即光谱仪控制系统在上位机发出命令的控制下实现了光谱数据的采集、处理、存储与传输。主要介绍了CCD与AD采集控制时序的设计、光谱数据的存储与读取以及USB通信的逻辑设计。控制系统的硬件和软件部分设计完成后,结合光学系统搭建了光谱仪样机,并结合上位机软件对样机进行了测试。该系统满足预期的设计要求,能够实现多个通道之间的光谱数据的同步采集,在多通道光纤光谱仪的研究中有重要的实际意义。最后,总结了本文设计多通道光纤光谱仪所做的主要工作,并对存在的一些问题提出了下一步的研究方向。

刘天颖[4](2021)在《激光水平仪组模自动调校装备的研究与开发》文中研究指明激光水平仪是一种为建筑行业和机电设备安装行业提供水平度和垂直度基准标定的设备。但是目前大部分的激光水平仪校准精度低、调校工序复杂、人为因素影响比较大。由于缺乏激光水平仪的自动化生产设备的研发,国内各激光水平仪生产企业长期依赖劳动密集型生产方式,产量无法提高,人工成本居高不下。因此激光水平仪产业向智能化自动化升级是当前各大生产厂商亟待解决的问题。本文首先对激光水平仪的装配过程中激光组模的调校工艺进行了研究,设计出了一种以可编程控制器(programmable logic controller,PLC)为控制核心的自动调校系统。该系统采用电荷耦合元件(charge-coupled device,CCD)阵列为核心的激光检测光靶对激光水平度、垂直度偏移量进行采集并输入至PLC,由PLC计算出步进电机的调节量,进而调整激光组模调节螺丝的旋转角度和圈数。通过三维坐标定位系统对激光组模调节螺丝进行位置寻位和换位。经PID控制系统的不断修正,直至激光组模的水平精度以及铅垂精度均控制在±0.2mm误差范围之内,正交精度则控制在±2°的误差范围之内,从而达到修正激光水平度和垂直度的目的。系统整体工作流程由CCD检测、组模分步初调、正交统调、PID微调四个阶段组成。系统原型机采用了国产三菱FX3U可编程控制器、57系列两相步进电机、TCD1206SUP线阵CCD传感器等。性能测试结果表明本系统的精确度和鲁棒性符合激光组模的调校工艺要求。本研究通过智能化检测和自动化调校工艺初步解决了激光水平仪人工调校工艺误差大、出错率高的问题,一定程度上提高了企业的生产效率。

黄巧银[5](2021)在《火炮药室参数测量技术的研究》文中指出火炮药室参数是影响火炮性能的一个重要指标,精确的药室参数能够保证弹丸在药室内获得所需要的初速度和射击方向,直接影响着火炮的射击精度、射击准确性和射击安全性等作战效能评估指标。因此,对火炮药室参数的变化状况进行精密的测量是必不可少的步骤。但是由于火炮药室属于变径的多段组合锥形深管,管内径变化范围大,管体较长,椎体间有拐点,以及测量仪器受传感器技术限制等因素,使得火炮药室参数智能化测量难度较大,也是目前国内军工业的一个难题。本文在对火炮药室静态参数的测量原理和测量系统的结构及工作原理进行研究的基础上,利用激光位移智能传感技术、激光测量头非定心测径技术、电机驱动控制技术、增量式光栅尺位移测量技术及线阵CCD驱动和(Improved Adaptive Genetic Algorithm,IAGA)像点定位技术、信号采集、传输与处理技术,设计研究出了一套自动测量火炮药室参数的智能测量系统。解决了国内对药室参数测量仍通过手工推动测量结构和接触式测量的现状。本文的测量方法原理简单,充分发挥光电检测技术和智能传感器在测量技术上的应用优势,并且适用于不同型号、多种口径药室参数的测量。实验结果表明,火炮药室参数测量系统性能稳定,测量精度高,轴向进深和径向位移测量精度均小于0.1mm,药室体积测量的相对误差为0.296%,达到了系统设计的指标要求。

黄龙平[6](2020)在《微型光谱仪数据采集系统设计》文中研究指明数据采集系统是微型光谱仪的重要组成部分,决定了微型光谱仪的体积大小、成本高低等性能指标。CCD和CMOS图像传感器是微型光谱仪数据采集系统常用的两种探测器,用于采集光线并利用光电效应将光信号转变为电信号,是数据采集系统最重要的部分之一。本文采用日本滨松的高性能线阵CMOS图像传感器S11639-01作为数据采集系统的探测器,设计了一款紧凑型微型光谱仪数据采集系统。图像传感器的驱动及数据采集系统控制均采用ARM Cortex-M7内核的32位处理器STM32H743芯片。数据转换采用STM32芯片内置的16位中高速模数转换器,数据传输采用STM32芯片内置的通用串行总线(USB)模块,同时通过USB接口给系统供电。因此数据采集系统具有结构紧凑、体积小、重量轻、便携性好的特点。在实验方面,首先参比检测光路对数据采集系统电路性能进行测试,检测光路由衰减片、光功率计、半透半反镜等组成,光源是三种固定波长的稳定激光源。经测试,电路系统测量时具有随机误差小、线性度(电压-光强、电压-积分时间)高、像素均匀性好、波长响应度准确等特点。然后,搭建了由入射狭缝、平场凹面光栅组成的光路系统,通过标准低压汞氩灯和标准卤钨灯光源对由数据采集系统和光路系统组成的微型光谱仪进行光谱测试,并对获取的光谱数据进行处理(波长标定、光谱自动寻峰)。经测试,数据采集系统的性能具有分辨率高、传输实时、线性度(电压-积分时间)高、精确度高等特点。

胡刚[7](2020)在《基于STM32的线阵CCD图像采集系统速度优化设计》文中进行了进一步梳理随着高分辨率、高帧率CCD图像传感器的发展和应用,对图像采集系统的速度提出了更高的要求。目前,基于STM32的线阵CCD采集系统实时存储高速动态图像的时间过长,导致系统速度慢。因此,优化基于STM32的线阵CCD图像采集系统的速度具有重要意义。论文针对基于STM32的线阵CCD图像采集系统实时存储高速动态图像速度慢的问题,开展CCD采集系统系统速度优化方法及软件实现的研究。主要内容如下:首先,搭建基于STM32的线阵CCD图像采集系统。采用STM32F103ZET6作为主控芯片,负责图像的采集、存储以及传输;STM32F103C8T6作为驱动芯片,负责CCD与A/D驱动时序的生成以及与上位机交互;TCD1209D作为图像传感器,AD9945作为A/D转换芯片。其次,通过缩短一帧CCD图像从产生、采集到存储过程的时间来优化系统速度。本文分别在采集方式、存储方式以及存储流程进行如下优化:用DMA双缓冲采集取代DMA单缓冲采集,使图像采集与存储同时进行,从而缩短图像采集存储时间;在双缓冲的基础上,用多帧采集存储方式取代单帧采集存储方式,缩短图像存储时间;通过减少数据存储流程中非必要的存储环节来缩短图像存储时间。最后,软件设计。完成多帧采集存储下的CCD积分时间可调驱动及A/D驱动设计、基于DMA双缓冲的采集设计、存储流程优化设计、上位机与STM32交互设计等工作。测试实验结果表明DMA双缓冲采集、多帧采集存储、存储流程优化这三种方法均能提高系统速度及帧率,三种优化方法同时使用时能显着提高系统速度及帧率,且系统速度及帧率随着多帧采集存储的帧数的增加而提高。在一帧CCD图像中像元个数为2100的情况下,系统未优化时的速度为58KB/s,系统帧率最大为27帧/s,在同时使用三种优化方法且多帧采集存储采用三帧采集存储时的系统速度达到485KB/s,较未优化时的系统速度提升736%,此时系统帧率达到232帧/s。

袁小涛[8](2020)在《基于Cortex-A9和线阵CCD的测径系统设计》文中研究表明在线材和管材生产过程中,外径是质量控制的重要指标。随着国内生产技术的不断发展,自动化生产线的生产速度得到了很大提升,因此对外径测量技术提出了更高的要求,要求测量设备能够实时、快速、稳定的对产品外径进行多角度自动化测量。通过对嵌入式技术和线阵CCD应用技术的研究,本论文设计了基于cortex-A9和线阵CCD的非接触实时测径系统,主要用于外径无损在线测量,以提高测量速度保证产品质量。本论文设计的测径系统采用模块化设计,主要包含两个部分:下位机数据采集部分和上位机数据处理部分。(1)设计下位机数据采集部分时,首先对CCD的时序特性进行了分析,然后对多种CCD驱动方法进行比较,最终选择FPGA驱动方案。利用FPGA器件内部丰富的数字逻辑资源实现CCD驱动时序的设计,得到严格的时序波形,同时控制AD芯片对输出信号进行转换,使用梯度法对边界像元坐标进快速定位,提取出被测物在CCD上投影的左右边沿像素点,制定通信协议进行上传。(2)上位机数据处理部分基于S5P4418处理器设计了其硬件电路,包括电源模块、外部接口模块、显示模块等;软件方面移植了Linux操作系统,使用Qt语言编写了上位机应用程序,实现了测量数据的接收、计算、超差报警和本地存储。上位机和下位机之间通过串口进行数据传输,上位机最多可接入四路下位机进行同步测量,用户可根据实际需求对应用程序进行设置,选择单镜头单通道、双通道、四通道和双镜头单通道、双通道等多种测量模式。本论文设计的基于Cortex-A9和线阵CCD的测径系统部署灵活快捷、人机交互友好,可根据实际的应用测量场景对测量通道数目和测量范围进行灵活配置,实现非接触式测量避免对测头和被测物产生磨损,具有较高的测量精度和测量速度,本设计方案在生产线实时外径测量中具有应用价值。

陈旭[9](2020)在《微型光谱仪数据采集系统设计》文中研究指明光谱维度信息是物质本征属性之一,而光谱检测技术恰恰可以精确地检测到该本征属性,因此,它被广泛应用于科研开发、物质分析、健康医疗、反恐安全、水质监测等领域。光谱仪是进行光谱测量的有效工具,然而传统光谱仪具有一系列弊端,无法满足在线实时测量等特殊应用场景,因此,微型光谱仪已成为当今科学界研究热点之一。当前,国内外微型光谱仪及其相关产业正处于高速发展阶段,市场前景巨大。本文预先分析了光谱采样需求,随后调研并选择了合适的光学器件与电子器件,最后设计了一款性能卓越的光谱数据采集系统。该采集系统主要包括了光学结构模块、硬件驱动电路模块以及上位机分析软件模块,本文重点研究了硬件电路模块和上位机软件模块。其中,硬件电路模块包含传感器驱动、信号处理与缓存以及信号传输与通信等三个部分。在该模块中,本文依据实际测量需求,选取了合适的FPGA芯片与CCD传感器,并完成了各芯片及其外围驱动电路的设计、仿真与开发。开发了USB、UART以及SPI三个通信端口,提升了数据传输的多样性,拓展了本款光谱采集系统的应用范围,为手持拉曼检测仪等相关设备的研发工作奠定了稳固的实践基础。在上位机软件模块中,不仅实现了光谱数据的实时显示与存储,还添加了平均平滑降噪、非线性校正以及波长定标等光谱数据预处理功能,在一定程度上弥补了底层硬件的固有缺陷。通过大量的实验测量与验证,综合评估了该微型光谱采集系统的各项技术参数指标。实验结果表明,USB端口最大信号传输速度可达36MB/S,数据丢包率和误码率极低。在算法优化方面,非线性校正效果显着,经校正后,系统的非线性度小于0.5%。波长定标功能正常,定标后误差仅为0.33nm。整机的信噪比优于300:1,边缘波长处的光谱分辨率为1.54nm,中心波长附近处的光谱分辨率高达1.27nm,完全满足不同应用领域下的使用需求。

薛玉鹏[10](2020)在《基于近红外光的探针式猪胴体肥瘦率检测系统设计》文中研究指明猪肉在我国肉品消费中占有极高比例。随着生活水平不断改善,人们对猪肉品质的要求越来越高,建立科学的肉品分级标准在源头保证了肉品质量。猪胴体肥瘦率作为猪肉分级标准体系关键指标,其客观性和精确性显得尤为重要。猪胴体瘦肉率测定包括:猪只指定部位的脂肪/肌肉厚度识别检测、以及基于脂肪/肌肉厚度建立的猪只整体瘦肉率统计回归模型。本文着重针对脂肪/肌肉厚度的识别和检测进行研究,设计开发基于近红外光的探针式瘦肉率测定系统,以提高瘦肉率测定效率和精确性,实现低成本、小型化、自动化,本文研究对猪肉消费产业转型升级和健康发展具有重要意义。近红外光谱分析技术由于具有检测效率高、对肉品低损坏等特点,在肉品的新鲜度、含水量、蛋白质、残留物等特性检测中得到广泛应用。本文利用脂肪/肌肉对近红外光具有不同反射特性的特点,研究开发探针式瘦肉率测定技术及系统。本文在对猪肉分级及其相关技术研究现状综述的基础上,提出基于近红外光探针式瘦肉率测定系统结构和技术方案,包括:近红外检测光学模块、探针模块、光电转换模块、信号处理模块、时序产生模块、探针位移检测模块、通信模块和瘦肉率计算处理软件模块。对各个模块进行了详细设计,提出了探针位移检测方法,设计了探针式测定仪结构,着重对光学模块及光路系统、锁相放大信号处理进行了研究。针对肉品近红外光反射信号特点,建立了红外光反射信号采集和处理硬件电路构架,对电源模块、CCD探测模块、时序控制模块、锁相放大器模块、编码器采集模块、A/D转换模块、通信模块等进行了器件选型和接口电路详细设计,对CCD工作时序、A/D转换时序、编码器采集时序、通信时序等进行了研究和分析。在此基础上,完成了硬件电路的PCB板绘制和制板,以及硬件系统开发。设计开发了系统数据采集、脂肪/肌肉厚度识别和测定软件,对系统功能进行了分析,着重研究了反射率计算、肥瘦识别、肥瘦肉厚度及其分布计算,完成了上位机软件系统开发。对开发的瘦肉率测定仪硬件和软件进行了测定实验,获得了理想的肉品反射率光谱数据,得到了肥瘦肉判定和识别阈值,并对实际猪肉样品进行了探针穿刺实验,所测定的肥瘦肉厚度及其分布与样品实际厚度吻合,表明了所开发的瘦肉率测定仪基本达到设计要求。

二、线阵CCD输出信号的数据采集(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、线阵CCD输出信号的数据采集(论文提纲范文)

(1)基于CCD的SPR型塑料光纤折射率检测系统设计(论文提纲范文)

摘要
abstract
1 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 CCD的国内外研究现状
        1.2.2 SPR传感技术的研究现状
        1.2.3 折射率检测技术的研究现状
    1.3 论文的主要工作
    1.4 论文结构安排
2 测试系统工作原理
    2.1 系统的工作原理及结构
    2.2 CCD的基本原理及结构
        2.2.1 CCD的工作原理
        2.2.2 CCD的基本特性
    2.3 光纤SPR传感理论
        2.3.1 全反射与倏逝波
        2.3.2 表面等离子体波
        2.3.3 光纤SPR传感原理
        2.3.4 光纤SPR传感器激发方式
    2.4 本章小结
3 光学系统设计与搭建
    3.1 基于光纤SPR效应的光纤传感器设计
        3.1.1 D型光纤传感原理
        3.1.2 SPR效应的光纤结构制备
    3.2 分光系统的结构设计
        3.2.1 Czerny-Turner系统
        3.2.2 基于平场全息凹面光栅的光学系统
    3.3 平场全息凹面光栅的设计与仿真
    3.4 光学系统的搭建
    3.5 本章小结
4 系统硬件设计及实现
    4.1 硬件整体方案介绍
    4.2 CCD驱动模块硬件设计
        4.2.1 线阵CCD选型
        4.2.2 CCD模块的电路设计
    4.3 A/D转换模块硬件设计
        4.3.1 AD芯片选型
        4.3.2 AD转化模块的电路设计
    4.4 FPGA控制模块硬件设计
        4.4.1 控制模块芯片选型
        4.4.2 FPGA外围电路设计
    4.5 USB通信模块硬件设计
        4.5.1 通信接口方案选择
        4.5.2 USB通信电路设计
    4.6 本章小结
5 系统软件设计及实现
    5.1 光电转化模块设计
    5.2 AD转化模块设计
    5.3 FIFO缓存模块设计
    5.4 USB通信模块设计
    5.5 上位机设计
    5.6 本章小结
6 系统样机的测试分析
    6.1 测试系统平台搭建
    6.2 数据分析处理
    6.3 波长标定
    6.4 折射率测量实验
    6.5 本章小结
7 总结与展望
    7.1 总结
    7.2 展望
参考文献
攻读硕士期间发表的学术论文
致谢

(2)基于高精度CCD线性传感器风沙流浓度非接触测试装置研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
1 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 研究意义
    1.3 国内外研究现状
    1.4 研究内容及技术路线
        1.4.1 研究内容
        1.4.2 技术路线
    1.5 风沙流颗粒非接触测试的可行性分析
2 测试系统组成及各器件选型
    2.1 风沙流颗粒非接触测试系统组成
    2.2 CCD的分类及性能
    2.3 TCD2901D介绍
        2.3.1 TCD2901D主要技术指标
        2.3.2 TCD2901D的工作原理
    2.4 光源
    2.5 滤光片
    2.6 检测流道
        2.6.1 检测流道材料选择
        2.6.2 检测流道结构及尺寸
    2.7 锥型过渡管
3 系统硬件电路设计
    3.1 系统总体硬件结构介绍
    3.2 TCD2901D的驱动脉冲
        3.2.1 驱动脉冲的方法设计
        3.2.2 驱动脉冲时序分析
    3.3 CCD驱动方案简介
    3.4 主控芯片选型及电路设计
        3.4.1 STM32 单片机芯片选型
        3.4.2 STM32 定时器
        3.4.3 ADC数据采集
        3.4.4 串行通信的选取及使用
        3.4.5 程序下载电路
    3.5 硬件电路设计
        3.5.1 TCD2901D驱动电路设计
        3.5.2 输出信号放大电路设计
        3.5.3 供电电源设计
    3.6 系统调试
4 系统软件设计
    4.1 软件开发工具
        4.1.1 STM32 开发平台介绍
        4.1.2 PC上位机软件设计
    4.2 系统固件库驱动程序设计
    4.3 CCD驱动程序设计
        4.3.1 设计驱动脉冲RS、CP
        4.3.2 设计驱动脉冲Φ1A、Φ2A
        4.3.3 设计行移位脉冲SH
        4.3.4 积分时间调节
    4.4 ADC信号采集模块
    4.5 PC上位机数据通信程序
5 实验结果与误差分析
    5.1 风沙流颗粒非接触测试系统搭建
    5.2 实验内容
        5.2.1 实验测试
        5.2.2 实验设计
    5.3 实验标定
    5.4 风洞验证
    5.5 测试系统误差分析
6 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 创新点
    6.3 研究展望
致谢
参考文献
作者简介

(3)基于FPGA的多通道光纤光谱仪控制系统设计(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题研究和意义
    1.2 课题的国内外研究现状
    1.3 现有研究存在的问题
    1.4 本文的研究目标
    1.5 本文的主要内容和安排
2 系统总体方案设计
    2.1 光纤光谱仪的工作原理
        2.1.1 单通道光纤光谱仪的工作原理
        2.1.2 多通道光纤光谱仪的工作原理
    2.2 多通道光纤光谱仪的总体结构设计
        2.2.1 光学系统设计
        2.2.2 数据采集系统设计
    2.3 开发环境的搭建
        2.3.1 FPGA开发环境的搭建
        2.3.2 HDL仿真环境的搭建
    2.4 系统主要性能指标
    2.5 本章小结
3 多通道光纤光谱仪控制系统的硬件电路设计
    3.1 引言
    3.2 FPGA控制模块
        3.2.1 FPGA技术简介
        3.2.2 FPGA芯片选型
        3.2.3 FPGA及其外围电路设计
    3.3 CCD光电转换模块
        3.3.1 CCD器件的工作原理
        3.3.2 CCD器件的驱动方法
        3.3.3 CCD器件的选型
        3.3.4 CCD驱动电路设计
    3.4 A/D转换模块
        3.4.1 信号调理电路
        3.4.2 A/D转换器的芯片选型
        3.4.3 AD9826 驱动电路设计
    3.5 USB通信模块
        3.5.1 USB接口介绍
        3.5.2 USB外设控制器芯片选型
        3.5.3 USB通信接口电路设计
    3.6 RS232 通讯模块
    3.7 存储模块
        3.7.1 SRAM
        3.7.2 EEPROM
        3.7.3 Flash
    3.8 电源模块
        3.8.1 系统电源分布
        3.8.2 电压转换电路
    3.9 本章小结
4 多通道光纤光谱仪的控制系统软件设计
    4.1 引言
    4.2 CCD与AD采集驱动时序
        4.2.1 CCD控制与AD采集状态
        4.2.2 TCD1304DG驱动时序
        4.2.3 AD9826 时序分析
    4.3 光谱数据存储与读取
        4.3.1 SRAM时序分析
        4.3.2 数据存储与读取状态
    4.4 USB通信控制
        4.4.1 信号的传输与通讯
        4.4.2 CY7C68013A的固件设计
    4.5 本章小结
5 光谱仪样机测试
    5.1 上位机测试软件
    5.2 样机测试
    5.3 本章小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
致谢
附录 ·攻读学位期间所获学术成果

(4)激光水平仪组模自动调校装备的研究与开发(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 选题背景及意义
    1.2 激光水平仪组模自动调校装备国内外研发现状
    1.3 激光水平仪组模自动调校装备研发目标
    1.4 章节安排
第2章 激光水平仪组模自动调校装备研发的理论基础
    2.1 线阵电荷耦合元件(charge-coupled device,CCD)检测技术
    2.2 运动控制理论基础
    2.3 模糊PID控制原理
    2.4 本章小结
第3章 激光水平仪组模自动调校装备的总体设计方案
    3.1 总体设计方案
    3.2 调校装备总体结构
    3.3 自动调校工艺流程分析
    3.4 激光水平仪组模检测系统组成模块
        3.4.1 激光组模水平度、垂直度、正交度检测模块
        3.4.2 检测数据采集与编码模块
    3.5 调校平台三轴调校控制系统组成模块
        3.5.1 三轴运动控制系统
        3.5.2 调节平台三轴驱动模块
        3.5.3 激光组模夹装旋转平台模块
        3.5.4 激光组模限位螺丝微调进给模块
    3.6 激光水平仪组模调校控制算法分析
        3.6.1 直角坐标平台轨迹跟踪
        3.6.2 CCD激光角度偏差的测算方法
        3.6.3 模糊PID控制器设计
    3.7 本章小结
第4章 激光水平仪组模CCD检测系统
    4.1 激光水平仪组模检测CCD系统分析
    4.2 检测数据采集与编码模块
    4.3 本章小结
第5章 调校平台三轴运动调校控制系统
    5.1 三轴运动控制伺服系统及编码器
    5.2 三轴运动控制多轴运动控制器功能模块
        5.2.1 DSP模块
        5.2.2 PCI模块
        5.2.3 DAC模块
        5.2.4 I/O接口板
        5.2.5 Power模块
    5.3 激光组模三轴控制系统的输入输出寄存器配置及控制要求
    5.4 本章小结
第6章 激光水平仪组模自动调校装备算法分析及程序设计
    6.1 运动机构算法
        6.1.1 加减速规划
        6.1.2 关节空间轨迹规划
    6.2 CCD检测阵列激光角度偏差的测量运算
    6.3 模糊PID控制算法
    6.4 控制系统软件整体架构
    6.5 PLC输入输出寄存器地址分配表
    6.6 本章小结
第7章 激光水平仪组模自动调校装备系统功能验证
    7.1 观测二值化处理过程中CCD的输出信号
    7.2 激光组模激光水平度、垂直度检测测试
    7.3 激光水平仪组模水平度、垂直度调节测试
    7.4 测试结论
    7.5 本章小结
第8章 总结与展望
    8.1 总结
    8.2 展望
参考文献
附录
    附录一. 激光水平仪组模自动调校装备的研究模型实物图
    附录二. 激光水平仪组模自动调校装备代码
    附录三. verilog HDL语言描述,程序代码
    附录四. 模糊规则库
    附录五. 激光水平仪组模自动调校装备梯形图设计
致谢

(5)火炮药室参数测量技术的研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题研究目的和意义
    1.2 火炮药室参数测量的研究现状
    1.3 论文的主要研究内容及章节安排
        1.3.1 论文主要研究内容
        1.3.2 论文章节安排
第2章 药室参数测量技术理论研究
    2.1 药室参数测量技术分析对比
    2.2 药室径向激光三角法测量原理
    2.3 线阵CCD工作原理及主要性能指标
    2.4 线阵CCD像点定位算法研究
        2.4.1 质心定位算法
        2.4.2 AGA像点定位
    2.5 药室轴向光栅传感器测量原理
        2.5.1 增量式光栅传感器工作原理
        2.5.2 光栅细分技术
        2.5.3 四倍频辨向细分技术
    2.6 步进电机驱动控制原理
        2.6.1 两相混合式步进电机工作原理
        2.6.2 电机细分控制理论
        2.6.3 SPWM技术
第3章 药室参数测量系统总体方案设计
    3.1 药室参数测量实现方案
    3.2 药室参数测量系统光学方案设计
    3.3 药室参数测量系统电子学方案设计
第4章 药室轴向进深测量单元设计与实现
    4.1 电机控制单元方案设计与实现
    4.2 细分驱动控制FPGA逻辑设计与实现
        4.2.1 频率和地址产生模块实现
        4.2.2 数据存储和换相模块实现
        4.2.3 SPWM调制和电流分配模块实现
    4.3 光栅信号处理单元方案设计与实现
    4.4 光栅信号预处理电路设计
    4.5 光栅信号处理FPGA逻辑设计与实现
第5章 药室径向测量单元设计与实现
    5.1 药室径向测量单元方案设计
    5.2 药室径向测量单元硬件电路设计
        5.2.1 CCD驱动电路设计
        5.2.2 信号调理电路设计
        5.2.3 数据转换接口电路设计
        5.2.4 数据通信接口电路设计
    5.3 药室径向测量单元 FPGA 逻辑设计与实现
        5.3.1 CCD驱动控制与实现
        5.3.2 A/D驱动控制与实现
        5.3.3 异步FIFO数据缓存实现
        5.3.4 数据通信模块实现
    5.4 药室径向测量单元软件处理设计与实现
        5.4.1 径向测量单元数据处理
        5.4.2 IAGA像点定位实现
        5.4.3 算法性能分析
第6章 数据处理及误差分析
    6.1 数据拟合处理
    6.2 上位机软件设计与实现
    6.3 系统测量结果与误差分析
总结
参考文献
致谢

(6)微型光谱仪数据采集系统设计(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 微型光谱仪及其数据采集系统的研究现状及发展趋势
        1.2.1 光谱仪发展历程
        1.2.2 光谱仪发展趋势
        1.2.3 数据采集系统发展趋势
        1.2.4 国外研究现状
        1.2.5 国内研究现状
    1.3 微型光谱仪数据采集系统设计目的与意义
    1.4 本论文的主要工作
第二章 微型光谱仪数据采集系统设计的相关理论
    2.1 光电效应
    2.2 CMOS图像传感器
        2.2.1 CMOS与 CCD图像传感器的区别
        2.2.2 CMOS图像传感器工作原理
        2.2.3 CMOS图像传感器像素单元结构分类
        2.2.4 CMOS图像传感器的主要性能参数
    2.3 模数转换
        2.3.1 模数转换器的工作原理
        2.3.2 模数转换器的分类
        2.3.3 模数转换器的性能指标
第三章 数据采集系统整体结构设计及主要芯片选型
    3.1 数据采集系统整体结构设计
    3.2 CMOS图像传感器选型
    3.3 主控芯片选型
        3.3.1 16位模数转换器
        3.3.2 USB通信接口
第四章 硬件电路设计
    4.1 图像传感器模块设计
    4.2 电源模块设计
    4.3 USB通信模块设计
    4.4 电平转换模块设计
    4.5 电磁兼容性(EMC)设计
        4.5.1 电路原理图的EMC设计
        4.5.2 印制电路板的EMC设计
    4.6 数据采集系统硬件电路相关参数
第五章 软件设计
    5.1 MCU程序设计
        5.1.1 CMOS图像传感器驱动时序生成
        5.1.2 Video信号采集与转换
        5.1.3 数据处理及USB数据接收与发送
    5.2 上位机程序设计
        5.2.1 可行性分析
        5.2.2 需求分析
        5.2.3 概要设计与详细设计
        5.2.4 软件测试
第六章 实验设计及数据处理分析
    6.1 数据采集系统电路性能测试
        6.1.1 实验平台搭建
        6.1.2 随机误差
        6.1.3 电压-光强的线性度
        6.1.4 积分时间调节
        6.1.5 像素均匀性
        6.1.6 波长响应度
    6.2 数据采集系统在微型光谱仪中的应用测试
        6.2.1 光路系统搭建
        6.2.2 波长标定
        6.2.3 光谱自动寻峰
        6.2.4 线性度
第七章 结论与展望
    7.1 结论
    7.2 展望
        7.2.1 本次设计的不足之处
        7.2.2 发展方向与前景
参考文献
附录
致谢
攻读学位期间发表的学术论文情况

(7)基于STM32的线阵CCD图像采集系统速度优化设计(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 论文的主要内容及架构
第2章 系统设计方案及系统速度优化方法
    2.1 基于STM32 的线阵CCD图像采集系统的组成结构
    2.2 基于STM32 的线阵CCD图像采集系统设计方案
    2.3 系统速度优化方法
    2.4 关键器件选型指标
        2.4.1 CCD核心指标
        2.4.2 A/D核心指标
        2.4.3 STM32简介
    2.5 本章小结
第3章 硬件设计
    3.1 硬件平台总体框架
    3.2 CCD模拟前端设计
        3.2.1 CCD模块
        3.2.2 A/D模块
        3.2.3 信号调理模块
        3.2.4 电平转换模块
        3.2.5 电源模块
    3.3 CCD模拟前端硬件实物
    3.4 系统搭建
        3.4.1 驱动板与采集存储板简介
        3.4.2 系统搭建
    3.5 本章小结
第4章 软件设计
    4.1 多帧采集存储下的CCD积分时间可调驱动及A/D驱动设计
        4.1.1 TCD1209D驱动时序分析
        4.1.2 AD9945驱动时序分析
        4.1.3 TCD1209D积分时间可调驱动及AD9945 驱动设计
        4.1.4 AD9945寄存器配置
    4.2 基于DMA双缓冲的采集设计
        4.2.1 基于DMA方式的采集设计
        4.2.2 DMA双缓冲设计
        4.2.3 DMA的配置
    4.3 存储流程优化设计
    4.4 上位机与STM32交互设计
    4.5 USB传输设计
    4.6 格式转换与显示设计
    4.7 本章小结
第5章 系统调试及速度测试
    5.1 系统调试
        5.1.1 驱动仿真测试
        5.1.2 CCD输出信号测试
        5.1.3 系统整体测试
    5.2 系统速度及帧率测试
    5.3 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
作者攻读学位期间的科研成果
致谢

(8)基于Cortex-A9和线阵CCD的测径系统设计(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景及目的
    1.2 国内外研究现状分析
    1.3 课题研究的主要内容
    1.4 本文的章节安排
第二章 系统工作原理和总体方案设计
    2.1 需求分析
    2.2 测径系统的原理
    2.3 测径系统的总体方案设计
    2.4 本章小结
第三章 线阵CCD的驱动方案设计
    3.1 TCD2918 电荷耦合器件特点
    3.2 TCD2918 驱动脉冲时序要求
    3.3 TCD2918 驱动方案设计
        3.3.1 CCD驱动电路设计
        3.3.2 CCD数据采集时序实现
    3.4 下位机和上位机间的通信协议
    3.5 本章小结
第四章 系统硬件设计
    4.1 系统处理器模块电路设计
        4.1.1 系统处理器选型
        4.1.2 核心硬件电路设计
    4.2 系统电源设计
    4.3 外部接口电路模块设计
        4.3.1 RS422 接口电路设计
        4.3.2 RS485 接口电路设计
        4.3.3 以太网接口电路设计
        4.3.4 USB接口电路设计
        4.3.5 TF卡接口电路设计
        4.3.6 报警电路接口电路设计
    4.4 显示模块电路设计
    4.5 PCB板设计
    4.6 本章小结
第五章 系统软件设计
    5.1 嵌入式Linux开发环境搭建和系统移植
        5.1.1 嵌入式linux开发环境搭建
        5.1.2 嵌入式linux系统移植
    5.2 系统应用程序设计
        5.2.1 应用程序总体框架设计
        5.2.2 多线程设计
        5.2.3 用户交互界面的设计
        5.2.4 数据库的设计
    5.3 本章小结
第六章 实验及结果分析
    6.1 镜头标定
    6.2 测量结果
    6.3 误差因素分析
    6.4 测径系统功能试验
    6.5 本章小结
第七章 总结与展望
    7.1 本文总结
    7.2 工作展望
参考文献
致谢

(9)微型光谱仪数据采集系统设计(论文提纲范文)

致谢
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 国内外发展现状
    1.3 本文主要研究内容
第二章 微型光谱仪基本工作原理
    2.1 引言
    2.2 光学结构与工作原理
        2.2.1 光源与照明系统
        2.2.2 光学系统原理及设计
    2.3 CCD工作原理与器件选择
        2.3.1 CCD工作原理
        2.3.2 CCD主要性能指标与器件选择
第三章 微型光谱数据采集系统电路设计
    3.1 引言
    3.2 电路系统设计方案
    3.3 电路系统各模块设计与实现
        3.3.1 FPGA模块
        3.3.2 CCD模块
        3.3.3 运算放大电路模块
        3.3.4 A/D转换电路
        3.3.5 缓存模块
        3.3.6 通信端口模块
        3.3.7 EEPROM模块
        3.3.8 电源模块
    3.4 硬件系统实物
第四章 光谱数据采集预处理算法及软件开发
    4.1 引言
    4.2 光谱降噪
        4.2.1 Savitzky-Golay平滑法
        4.2.2 均值滤波与Boxcar平滑
    4.3 光谱校正及波长定标
        4.3.1 暗噪声校正
        4.3.2 非线性校正
        4.3.3 波长定标
    4.4 上位机软件设计
第五章 微型光谱仪采集系统性能测试
    5.1 引言
    5.2 电路模块测试
    5.3 算法优化测试
    5.4 整机性能指标测试
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况

(10)基于近红外光的探针式猪胴体肥瘦率检测系统设计(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
        1.1.1 猪胴体分级标准体系
        1.1.2 猪胴体分级技术与智能化设备
    1.2 基于近红外光谱技术的肉品特性检测
    1.3 信号处理技术发展
    1.4 论文研究内容及章节安排
        1.4.1 研究内容
        1.4.2 论文章节安排
第二章 探针式瘦肉率测定仪总体设计
    2.1 近红外光谱分析技术
    2.2 探针式瘦肉率测定仪总体方案设计
    2.3 近红外检测光学模块设计
        2.3.1 光路系统设计
        2.3.2 双光路采集回路
        2.3.3 探测器选择
        2.3.4 光源调制系统
    2.4 探针模块设计
    2.5 探针位移检测模块设计
    2.6 模拟信号处理方案设计
        2.6.1 常见弱信号处理方法
        2.6.2 锁相放大器原理
    2.7 本章小结
第三章 信号采集与处理硬件电路设计
    3.1 信号采集系统整体方案
    3.2 电源模块设计
        3.2.1 数字端电源设计
        3.2.2 模拟端电源设计
    3.3 时序驱动模块设计
        3.3.1 主控芯片选型分析
        3.3.2 EP4CE15外围电路设计
    3.4 EP4CE15开发设计流程
    3.5 线阵光电探测器信号采集模块
        3.5.1 线阵探测器工作原理与驱动时序分析
        3.5.2 线阵探测器外围电路设计
    3.6 模拟锁相放大器模块设计
        3.6.1 方波发生电路
        3.6.2 模拟信号预处理电路
        3.6.3 相敏检波器设计
    3.7 模数转换模块设计
        3.7.1 AD9826驱动时序设计
        3.7.2 A/D采样时序分析
        3.7.3 AD9826外围电路设计
    3.8 编码器模块设计
    3.9 USB串口通信模块设计
        3.9.1 USB通信芯片选型
        3.9.2 芯片外围电路设计
    3.10 硬件电路PCB设计
    3.11 本章小结
第四章 数据采集与分析软件设计
    4.1 采集软件功能分析
    4.2 数据通信模块
    4.3 数据采集与存储模块
    4.4 瘦肉率数据处理模块
        4.4.1 反射率算法
        4.4.2 肥瘦肉判定
        4.4.3 肥瘦肉厚度及瘦肉率计算
        4.4.4 胴体瘦肉率计算
    4.5 开发工具概述
    4.6 检测系统界面设计
        4.6.1 波长-反射率显示界面设计
        4.6.2 厚度-反射率显示界面设计
        4.6.3 实时曲线显示模块
    4.7 本章小结
第五章 猪胴体瘦肉率检测实验
    5.1 近红外光反射信号采集实验
    5.2 肥瘦肉反射特性实验
    5.3 肉品瘦肉率测定实验
    5.4 新鲜程度影响实验
    5.5 刺入速度影响实验
    5.6 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 本文总结
    6.2 研究展望
参考文献
致谢

四、线阵CCD输出信号的数据采集(论文参考文献)

  • [1]基于CCD的SPR型塑料光纤折射率检测系统设计[D]. 冯晓艳. 中北大学, 2021(09)
  • [2]基于高精度CCD线性传感器风沙流浓度非接触测试装置研究[D]. 汪文静. 内蒙古农业大学, 2021(02)
  • [3]基于FPGA的多通道光纤光谱仪控制系统设计[D]. 时莉. 烟台大学, 2021(11)
  • [4]激光水平仪组模自动调校装备的研究与开发[D]. 刘天颖. 扬州大学, 2021(08)
  • [5]火炮药室参数测量技术的研究[D]. 黄巧银. 长春理工大学, 2021(02)
  • [6]微型光谱仪数据采集系统设计[D]. 黄龙平. 广西大学, 2020(02)
  • [7]基于STM32的线阵CCD图像采集系统速度优化设计[D]. 胡刚. 南华大学, 2020(01)
  • [8]基于Cortex-A9和线阵CCD的测径系统设计[D]. 袁小涛. 河北大学, 2020(08)
  • [9]微型光谱仪数据采集系统设计[D]. 陈旭. 合肥工业大学, 2020(02)
  • [10]基于近红外光的探针式猪胴体肥瘦率检测系统设计[D]. 薛玉鹏. 南京航空航天大学, 2020(07)

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线阵CCD输出信号的数据采集
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