本文關(guān)鍵詞： CCD USB3.0 半導(dǎo)體制冷 熱管散熱器　出處：《浙江大學(xué)》2013年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：CCD(電荷耦合器件)是目前應(yīng)用較廣的光電成像器件,因其優(yōu)異的成像性能,使CCD圖像采集系統(tǒng)在軍事,航天,醫(yī)療,化工等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。而高幀率的CCD工業(yè)相機也成為目前應(yīng)用領(lǐng)域的新貴。 本文設(shè)計了一種基于USB3.0接口傳輸?shù)陌雽?dǎo)體制冷CCD高速相機,主要研究成果體現(xiàn)在研究和設(shè)計了CCD驅(qū)動、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、制冷等相機的前端部分。分析了CCD成像的基本原理,并對噪聲的抑制提供了半導(dǎo)體制冷的方法。對于使用的索尼公司的CCD芯片ICXXXX進行了詳細的介紹。分析了ICXXXX的驅(qū)動時序,設(shè)計了ICXXXX的驅(qū)動時序電路,選用內(nèi)置模擬前端(AFE)、完全可編程的時序發(fā)生器(TG)和6通道垂直驅(qū)動器的ADI公司AD99XX驅(qū)動CCD工作。并將固件程序燒寫到EEPROM芯片中,通過SPI協(xié)議完成與AD99XX的通信。 分析了USB3.0的參數(shù),編寫USB3.0固件程序,選擇Slave FIFO數(shù)據(jù)采集模式。 在上面研究的基礎(chǔ)上,研究了半導(dǎo)體致冷的原理和熱管散熱器的工作原理,選擇了合適的半導(dǎo)體制冷器及熱管散熱器,設(shè)計了合理的散熱器傳熱機構(gòu),在相機加入半導(dǎo)體制冷系統(tǒng),使得高幀率相機在常溫環(huán)境中長積分時間曝光工作時,相機內(nèi)部CCD傳感器被制冷到低于室溫25度的溫度,減少暗電流固定模式噪聲和瞬態(tài)隨機噪聲。 研究成功的相機測試結(jié)果表明,該設(shè)計在長時間的工作中能夠保證芯片溫度比室溫低25度,從而保證CCD工作在低噪聲狀態(tài),有效地消除了CCD固有的熱噪聲,確保用戶在熒光長時間的積分狀態(tài)下得到高信噪比的圖像。文章也說明了不足之處和需進一步完善的工作。
[Abstract]:CCDs (charge coupled device) is a widely used photoelectric imaging device, because of its excellent imaging performance, CCD image acquisition system in military, aerospace, medical, Chemical industry and other fields have been widely used, and high frame rate CCD industrial camera has become the new application field. In this paper, a semiconductor refrigeration CCD high-speed camera based on USB3.0 interface transmission is designed. The main research results are as follows: research and design of CCD driver, data acquisition, data transmission. The basic principle of CCD imaging is analyzed, and the method of semiconductor refrigeration for noise suppression is provided. The ICXXXX of CCD chip used by Sony is introduced in detail. The driving timing of ICXXXX is analyzed. The driving timing circuit of ICXXXX is designed. The AD99XX of ADI Company, which has a built-in analog front end, a fully programmable timing generator, and a 6-channel vertical driver, is used to drive CCD. The firmware program is burned into the EEPROM chip. Communicate with AD99XX through SPI protocol. The parameters of USB3.0 are analyzed, the USB3.0 firmware program is written, and the Slave FIFO data acquisition mode is selected. On the basis of the above research, the principle of semiconductor cooling and the working principle of heat pipe radiator are studied, the suitable semiconductor cooler and heat pipe radiator are selected, and the reasonable heat transfer mechanism of the radiator is designed. The CCD sensor inside the camera is cooled to a temperature lower than 25 degrees below room temperature when the camera is added to a semiconductor refrigeration system that allows the high frame rate camera to operate in a long integrated time exposure at room temperature. Reduce the dark current fixed mode noise and transient random noise. The results of the camera test show that the design can ensure that the chip temperature is 25 degrees lower than that at room temperature during a long period of work, so that the CCD works in a low noise state, and the inherent thermal noise of CCD is effectively eliminated. It is ensured that the user can get high SNR image under the condition of long time integration of fluorescence. The paper also explains the deficiency and the work that needs to be further improved.
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TB852;TP391.41

【參考文獻】

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本文編號：1503234