發(fā)布時(shí)間：2021-04-20 19:56

　　熱核聚變產(chǎn)生巨大能量,ICF（慣性約束聚變）中的間接驅(qū)動(dòng)研究在能源、軍事、國(guó)防等方面有著十分重要的作用及巨大應(yīng)用前景。在激光產(chǎn)生熱核聚變的過(guò)程中,對(duì)于激光光束質(zhì)量診斷及對(duì)激光參數(shù)測(cè)量是十分重要的。科學(xué)級(jí)CCD相機(jī)作為精密診斷器件,具備低噪聲,大動(dòng)態(tài)范圍等特點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于激光光束常規(guī)診斷中,對(duì)激光光束遠(yuǎn)、近場(chǎng)分布、遠(yuǎn)場(chǎng)焦斑分布等參數(shù)進(jìn)行診斷及測(cè)量。為激光打靶提供各種支撐數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)打靶前的光束診斷及打靶后的信息獲取。本文在對(duì)國(guó)內(nèi)外科學(xué)級(jí)CCD相機(jī)研究的基礎(chǔ)上,致力于掌握其研發(fā)過(guò)程中的關(guān)鍵點(diǎn)以及相機(jī)研發(fā)、測(cè)量及標(biāo)定體系的建立。并在此基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出一款具備低噪聲、大動(dòng)態(tài)范圍,且能夠適用于強(qiáng)激光參數(shù)測(cè)量領(lǐng)域的科學(xué)級(jí)CCD相機(jī)成像系統(tǒng)。同時(shí)對(duì)相機(jī)在強(qiáng)激光測(cè)量領(lǐng)域內(nèi)一些新應(yīng)用及測(cè)試方法進(jìn)行研究。1、在對(duì)國(guó)內(nèi)外幾款科學(xué)級(jí)CCD相機(jī)認(rèn)真研究的基礎(chǔ)上,針對(duì)所研制相機(jī)的主要應(yīng)用環(huán)境,完成該款相機(jī)的設(shè)計(jì)方案、硬件選型、相機(jī)噪聲前期研究分析及仿真、PCB板設(shè)計(jì)加工制造及相機(jī)安裝及調(diào)試工作,最終研制了一款基于千兆以太網(wǎng)傳輸?shù)目茖W(xué)級(jí)CCD相機(jī)。經(jīng)過(guò)測(cè)試該相機(jī)各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)在國(guó)內(nèi)同類(lèi)產(chǎn)品中處于領(lǐng)先地位。2、對(duì)于相機(jī)指標(biāo)... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所)陜西省

【文章頁(yè)數(shù)】：137 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
致謝
中文摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 國(guó)內(nèi)外目前研究現(xiàn)狀
    1.3 本文研究的內(nèi)容及意義
    1.4 文章的主要內(nèi)容及組織結(jié)構(gòu)
第二章 科學(xué)級(jí)CCD相機(jī)特性及圖像采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究
    2.1 CCD傳感器特性研究及選型
        2.1.1 CCD電荷的產(chǎn)生
        2.1.2 CCD電荷的存儲(chǔ)
        2.1.3 CCD電荷的轉(zhuǎn)移及檢測(cè)
    2.2 CCD的噪聲
    2.3 科學(xué)級(jí)CCD相機(jī)的特點(diǎn)
    2.4 CCD芯片的選型研究
        2.4.1 高功率脈沖激光對(duì)CCD的作用現(xiàn)象
        2.4.2 CCD芯片的選擇
    2.5 CCD相機(jī)圖像采集系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)研究
        2.5.1 主要設(shè)計(jì)指標(biāo)及功能
        2.5.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案
        2.5.3 系統(tǒng)硬件選型及設(shè)計(jì)研究
            2.5.3.1 CCD傳感器
            2.5.3.2 CCD驅(qū)動(dòng)器
            2.5.3.3 前置放大電路
            2.5.3.4 A/D轉(zhuǎn)換
            2.5.3.5 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)芯片選擇及實(shí)現(xiàn)
            2.5.3.6 網(wǎng)絡(luò)傳輸
            2.5.3.7 FPGA控制系統(tǒng)
            2.5.3.8 系統(tǒng)電源
        2.5.4 系統(tǒng)噪聲仿真與分析
            2.5.4.1 本設(shè)計(jì)相機(jī)的噪聲計(jì)算
            2.5.4.2 前級(jí)放大的噪聲模型
            2.5.4.3 噪聲的仿真
        2.5.5 系統(tǒng)PCB設(shè)計(jì)
            2.5.5.1 控制存儲(chǔ)模塊
            2.5.5.2 網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊
            2.5.5.3 CCD電源模塊
            2.5.5.4 CCD芯片模塊
        2.5.6 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
            2.5.6.1 軟件的分類(lèi)及流程
            2.5.6.2 上位機(jī)軟件
        2.5.7 FPGA設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵技術(shù)研究-低頻采高頻信號(hào)
        2.5.8 CCD相機(jī)散熱研究
    2.6 本章小結(jié)
第三章 科學(xué)級(jí)CCD相機(jī)標(biāo)定方法及標(biāo)定結(jié)果
    3.1 科學(xué)級(jí)CCD相機(jī)標(biāo)定系統(tǒng)設(shè)計(jì)
        3.1.1 光能量控制系統(tǒng)
        3.1.2 標(biāo)定流程
    3.2 科學(xué)級(jí)CCD相機(jī)的指標(biāo)定義
    3.3 影響對(duì)比度測(cè)量的因素分析
        3.3.1 灰度場(chǎng)對(duì)比度與光場(chǎng)對(duì)比度的轉(zhuǎn)換
        3.3.2 線性模型的假設(shè)下
        3.3.3 非線性模型的假設(shè)下
        3.3.4 光噪聲與CCD相機(jī)測(cè)量噪聲不獨(dú)立的情況下的近似處理
    3.4 測(cè)試數(shù)據(jù)的獲取及科學(xué)級(jí)CCD相機(jī)指標(biāo)計(jì)算及標(biāo)定結(jié)果
        3.4.1 科學(xué)級(jí)CCD相機(jī)光學(xué)動(dòng)態(tài)范圍及光電響應(yīng)非線性度標(biāo)定
        3.4.2 科學(xué)級(jí)CCD相機(jī)其他指標(biāo)的計(jì)算
    3.5 本章小結(jié)
第四章 強(qiáng)激光參數(shù)測(cè)量中科學(xué)級(jí)CCD噪聲分析處理研究
    4.1 CCD相機(jī)噪聲分類(lèi)
    4.2 科學(xué)級(jí)CCD相機(jī)噪聲測(cè)試
        4.2.1 測(cè)試系統(tǒng)及測(cè)試數(shù)據(jù)的獲得
        4.2.2 時(shí)間噪聲
        4.2.3 空間噪聲
        4.2.4 總噪聲
    4.3 脈沖激光下噪聲的測(cè)試及計(jì)算
        4.3.1 科學(xué)級(jí)CCD噪聲分布模型
            4.3.1.1 時(shí)間噪聲的分布模型
            4.3.1.2 空間噪聲的分布模型
    4.4 科學(xué)級(jí)CCD降噪
        4.4.1 基于非抽樣離散小波變換去除時(shí)間噪聲
        4.4.2 CCD相機(jī)非均勻性的校正
            4.4.2.1 科學(xué)級(jí)CCD非均勻性分析及校正模型的建立
            4.4.2.2 基于線性非時(shí)變校正模型的非均勻性校正算法
            4.4.2.3 校正系數(shù)的有效使用條件
    4.5 本章小結(jié)
第五章 科學(xué)級(jí)CCD相機(jī)在激光測(cè)量中的能量測(cè)量研究
    5.1 科學(xué)級(jí)CCD相機(jī)進(jìn)行光場(chǎng)能量測(cè)量研究
        5.1.1 能量計(jì)測(cè)量原理與CCD測(cè)量原理對(duì)比
        5.1.2 CCD相機(jī)能量測(cè)量方法
            5.1.2.1 測(cè)量原理
            5.1.2.2 測(cè)量方案
        5.1.3 離線標(biāo)定實(shí)驗(yàn)裝置及數(shù)據(jù)分析
            5.1.3.1 固定衰減片衰減倍率的標(biāo)定及精度分析
            5.1.3.2 科學(xué)CCD相機(jī)響應(yīng)能量的標(biāo)定及精度分析
    5.2 本章小結(jié)
第六章 遠(yuǎn)場(chǎng)焦斑測(cè)量中大動(dòng)態(tài)范圍測(cè)量的實(shí)現(xiàn)方法研究
    6.1 紋影法測(cè)量的原理
    6.2 焦斑重構(gòu)方法
        6.2.1 灰度匹配
        6.2.2 光斑對(duì)心
    6.3 測(cè)量中參數(shù)的標(biāo)定
        6.3.1 CCD相機(jī)響應(yīng)不一致性的標(biāo)定
        6.3.2 光斑放大系數(shù)及光強(qiáng)相對(duì)放大系數(shù)標(biāo)定
    6.4 圖像的合并及結(jié)果分析
    6.5 本章小結(jié)
第七章 總結(jié)與展望
    7.1 論文工作總結(jié)
    7.2 未來(lái)工作展望
參考文獻(xiàn)
附錄A
作者簡(jiǎn)介及在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于雙CCD探測(cè)的外場(chǎng)高精度激光光斑測(cè)試技術(shù)[J]. 李艷曉,張磊,張紅剛,胡磊力.  紅外與激光工程. 2015(01)
[2]FPGA設(shè)計(jì)中跨時(shí)鐘域信號(hào)同步方法[J]. 鄒晨.  航空計(jì)算技術(shù). 2014(04)
[3]基于FPGA+MAC+PHY的千兆以太網(wǎng)數(shù)傳系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 侯義合,張冬冬,丁雷.  科學(xué)技術(shù)與工程. 2014(19)
[4]強(qiáng)激光遠(yuǎn)場(chǎng)光斑強(qiáng)度分布測(cè)量技術(shù)[J]. 馮國(guó)斌,楊鵬翎,王群書(shū),劉福華,葉錫生,安毓英.  強(qiáng)激光與粒子束. 2013(07)
[5]激光能量疊加過(guò)程中對(duì)準(zhǔn)精度對(duì)焦斑的影響[J]. 彭龍瑤,趙雅慧,張蓉竹.  強(qiáng)激光與粒子束. 2013(05)
[6]一種空間相機(jī)輻射定標(biāo)用大面積輻射光源的研制[J]. 李葆勇,任建偉,萬(wàn)志,李憲圣,劉則洵,孫景旭.  光電子.激光. 2013(03)
[7]基于光纖陣列的激光光斑測(cè)量方法[J]. 吳勇,楊鵬翎,陳紹武,劉衛(wèi)平,武俊杰,陶蒙蒙,劉福華,馮國(guó)斌,葉錫生.  強(qiáng)激光與粒子束. 2013(02)
[8]正交光楔激光遠(yuǎn)場(chǎng)焦斑測(cè)量方法[J]. 賀元興,李新陽(yáng).  強(qiáng)激光與粒子束. 2012(11)
[9]低噪聲前級(jí)視頻鏈路的建模與仿真[J]. 陳智,邱躍洪,文延,高博,江寶鉭.  微計(jì)算機(jī)信息. 2012(09)
[10]CCD相機(jī)輸出非均勻性線性校正系數(shù)的定標(biāo)[J]. 劉則洵,全先榮,任建偉,李憲圣,萬(wàn)志,李葆勇,孫景旭.  紅外與激光工程. 2012(08)

博士論文
[1]數(shù)字圖像拼接核心算法研究[D]. 邵向鑫.吉林大學(xué) 2010

碩士論文
[1]基于FPGA的以太網(wǎng)MAC數(shù)據(jù)處理[D]. 張雪坤.成都理工大學(xué) 2012
[2]基于背照式CCD的微弱目標(biāo)成像系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D]. 張?chǎng)?中國(guó)科學(xué)院研究生院（長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所） 2011
[3]基于攝像機(jī)的CCD電路噪聲模型的仿真與測(cè)試的研究[D]. 郭土華.華南理工大學(xué) 2011
[4]CCD數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及其CDS降噪技術(shù)的研究[D]. 于洋.燕山大學(xué) 2004



本文編號(hào)：3150301