CN102032983A - 一种ccd探测器标定方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种CCD探测器标定方法及装置，该装置包括激光器、衰减器、积分球以及能量探测器，能量探测器设置在积分球上，衰减器设置在激光器和积分球之间，激光器、衰减器和积分球三者位于同一光路上。本发明提出的激光参数测量CCD探测器性能标定的方法及装置，解决了激光参数测量CCD探测器性能参数标定的问题，该装置能够有效的标定CCD的性能参数并且能够给出修正系数，很好的保证激光参数测量的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及一种CCD探测器标定方法及装置，尤其涉及一种激光参数测量用CCD探测器性能标定方法及其标定装置。
背景技术
随着神光三主机装置大科学工程深入开展，对激光性能参数测量诊断显得越来越重要。激光性能参数测量诊断所用的探测器全部为CCD成像探测器。由于神光三激光波长主要为351nm和1053nm，对于CCD探测器来说响应比较低，性能参数将会下降，直接影响神光三主机装置激光性能参数测量的准确性。目前标定CCD探测器有两方法，一种方法用激光器和楔形镜的组合，只对CCD探测器动态范围测量，其它关键参数如均匀性、响应度、信噪比等无法测量，且测量精度低。另一种方法用积分球均匀白光光源测试，与实际使用的激光波长不符，导致CCD探测器标定的参数与实际参数相差很大。用上述两种标定方法，会使CCD探测器测量激光参数的可信度大大降低。
发明内容
为了解决背景技术中所存在的技术问题，本发明提出了一种激光参数测量CCD探测器性能标定的方法及装置，解决了激光参数测量CCD探测器性能参数标定的问题，该装置能够有效的标定CCD的性能参数并且能够给出修正系数，很好的保证激光参数测量的准确性。
本发明的技术解决方案是：一种CCD探测器标定装置，其特征在于：该装置包括激光器、衰减器、积分球以及能量探测器，所述能量探测器设置在积分球上，所述衰减器设置在激光器和积分球之间，激光器、衰减器和积分球三者位于同一光路上。
该装置还包括可变光阑，所述可变光阑设置在者积分球上，与衰减器位于同一光路上。
上述衰减器、CCD探测器以及能量探测器均连接于采集与控制计算机。
上述能量探测器前设置有相应波长的带通滤光片，所述能量探测器通过控制卡和采集与控制计算机连接。
上述衰减器是由可变狭缝或不同透过率的衰减片组成的。
上述能量探测器在351nm波段是硅(si)探测器，在1053nm波段是铟镓砷(INGaAa)探测器。
一种基于该CCD探测器标定装置的标定方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
(1)将CCD探测器安装在积分球上，将CCD探测器曝光时间、增益设置到正常工作状态；
(2)开启激光器，计算机控制衰减器转动到光能透过最大的位置，计算机采集CCD探测器图像并处理图像；
(3)按一定步距控制衰减器转动，减少能量，采集探测器图像和能量探测器数据，当CCD探测器图像灰度的输出值达到暗电流的值时，停止采集；
(4)将在不同能量下采集到的图像数据按最小二乘法进行线性拟合处理，可得到CCD探测器响应度、信噪比、动态范围、响应线性度和均匀性修正系数参数。
在上述标定方法中，计算机采集CCD探测器临界饱和图像时，用计算机控制衰减器转动，使CCD探测器图像灰度的最大值达到饱和时的95％，采集此时的CCD探测器图像和能量探测器数据。
本发明的优点是：
1、本发明采用激光器、衰减器、能量探测器和积分球组合标定CCD探测器，可以准确标定CCD探测器响应度、信噪比、动态范围、响应线性度等关键参数；
2、在输入不同能量的情况下，用最小二乘法对采集的数据进行处理，可以得到CCD探测器的均匀性修正系数和响应的暗电流噪声；
3、本发明提供的标定装置，利用不同的激光波长，可以准确的测量神光三激光参数测量用CCD探测器在不同波长的响应率；
4、本发明提供的标定装置中加入了可变光阑，可以减少外界杂光对CCD探测器性能标定的影响，提高CCD探测器标定的精度；
5、利用本发明标定CCD探测器性能，数据采集、处理由计算机完成，稳定性高、重复性好，测量结果置信度高；
6、本发明使CCD探测器标定的自动化程度大幅度提高，适用于批量化检验，节省了劳动力和成本。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
参见图1，本发明提供的CCD探测器标定装置包括激光器1、衰减器2、积分球3、可变光阑4、能量探测器5、采集与控制计算机6，激光器电源8，激光器1、衰减器2、积分球3依次设置在平台7上，调节激光器1和衰减器2的高度一样，激光器1要求功率短期内稳定，并且波长可以变化，具体根据实际需求定制。衰减器2由可变狭缝或不同透过率的衰减片组成，用来衰减激光能量。积分球3使进入的光束多次反射后达到均匀。可变光阑4设在积分球上或者衰减器2和积分球3之间，用来消除外界杂光的影响。能量探测器5设置在积分球3上，探测积分球3内光束的能量；能量探测器5在351nm波段选用硅(si)探测器，在1053nm波段选用铟镓砷(INGaAa)探测器，能量探测器5前配有相应波长带通滤光片，能量探测器5用控制卡和计算机6连接。衰减器2、CCD探测器9、能量探测器5都与计算机6相连接，计算机6控制衰减器2的工作，并采集CCD探测器9和能量探测器5的数据。通过计算机6的控制，衰减器2可以转动，从而透过的激光能量会根据位置不同而改变，这样用计算机6可以直接控制，得到不同的能量下的数据。
工作时将CCD探测器9安装在积分球3上，将CCD探测器9曝光时间、增益设置到正常工作状态，开启激光器1，计算机6控制衰减器2转动到光能透过最大的位置，计算机6采集CCD探测器9图像并处理图像。如果图像饱和，用计算机6控制衰减器2转动，使CCD探测器9图像灰度的最大值达到饱和时的95％，采集此时的CCD探测器9的图像和能量探测器数据。按一定步距控制衰减器2转动，减少能量，采集探测器图像和能量探测器数据。当CCD探测器9图像灰度的最大值达到暗电流的值时，停止采集。将采集到的图像数据按最小二乘法进行处理，可得到CCD探测器9的响应度、信噪比、动态范围、响应线性度和均匀性修正系数等参数。
Claims (9)
1.一种CCD探测器标定装置，其特征在于：该装置包括激光器、衰减器、积分球以及能量探测器，所述能量探测器设置在积分球上，所述衰减器设置在激光器和积分球之间，激光器、衰减器和积分球三者位于同一光路上。
2.根据权利要求1所述的CCD探测器标定装置，其特征在于：该装置还包括可变光阑，所述可变光阑设置在积分球上，与衰减器位于同一光路上。
3.根据权利要求1所述的CCD探测器标定装置，其特征在于：该装置还包括可变光阑，所述可变光阑设置在衰减器和积分球之间，与衰减器位于同一光路上。
4.根据权利要求1所述的CCD探测器标定装置，其特征在于：所述衰减器、CCD探测器以及能量探测器均连接于采集与控制计算机。
5.根据权利要求4所述的CCD探测器标定装置，其特征在于：所述能量探测器前设置有相应波长的带通滤光片，所述能量探测器通过控制卡和采集与控制计算机连接。
6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的CCD探测器标定装置，其特征在于：所述衰减器是由可变狭缝或不同透过率的衰减片组成的。
7.根据权利要求6所述的CCD探测器标定装置，其特征在于：所述能量探测器在351nm波段是硅(si)探测器，在1053nm波段是铟镓砷(INGaAa)探测器。
8.一种基于该CCD探测器标定装置的标定方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
(1)将CCD探测器安装在积分球上，将CCD探测器曝光时间、增益设置到正常工作状态；
(2)开启激光器，计算机控制衰减器转动到光能透过最大的位置，计算机采集CCD探测器图像并处理图像；
(3)按一定步距控制衰减器转动，减少能量，采集探测器图像和能量探测器数据，当CCD探测器图像灰度的最大值达到暗电流的值时，停止采集；
(4)将采集到的图像数据按最小二乘法进行处理，可得到CCD探测器响应度、信噪比、动态范围、响应线性度和均匀性修正系数参数。
9.根据权利要求8所述的CCD探测器标定方法，其特征在于：所述标定方法在计算机采集CCD探测器图像饱和时，用计算机控制衰减器转动，使CCD探测器图像灰度的最大值达到饱和时的95％，采集此时的CCD探测器图像和能量探测器数据。
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