線陣CCD液位測量及光路設(shè)計研究.pdf

1、液位是工業(yè)領(lǐng)域中比較重要和常見的測量參數(shù)之一,其廣泛應(yīng)用于化工、石油以及動力裝置等液體存儲設(shè)備中。隨著現(xiàn)代光學(xué)技術(shù)與光電子技術(shù)的不斷進步以及電荷耦合器件CCD的快速發(fā)展,使得利用高分辨率線陣CCD探測液位的微小變化成為可能,并為液位測量提供了新的手段。
　　 本文提出在單個LED光源的照射下,液位圖像信號直接投射到線陣CCD上,以實現(xiàn)液位測量的新方法,并用此方法研制了一套基于線陣CCD的液位測量裝置。
　　 本文首先對基

2、于線陣CCD的液位測量技術(shù)進行了全面的介紹,包括線陣CCD的工作原理、線陣CCD液位測量技術(shù)的研究現(xiàn)狀及其優(yōu)越性等;著重介紹了線陣CCD液位測量系統(tǒng)的光路設(shè)計,通過PCI數(shù)據(jù)采集卡采集并記錄幾組LED的光場分布曲線,利用Matlab擬合出了LED光場空間分布曲線的函數(shù)解析式,進而對LED的放置角度以及放置位置進行光路建模與仿真,求得任意量程下的最優(yōu)解;然后,以FPGA和DSP技術(shù)為基礎(chǔ),與其他電路設(shè)計技術(shù)相結(jié)合,設(shè)計研制出一套基于線陣C

3、CD的液位測量試驗樣機。在測量裝置中,線陣CCD實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換功能,ADC完成數(shù)據(jù)采集,FPGA生成CCD、ADC等芯片工作的時序信號、實現(xiàn)對各個功能模塊的控制、圖像的數(shù)字濾波以及與DSP的通信功能,DSP主要用于液位特征提取以及將液位信息發(fā)送到配有ⅡC接口的外圍芯片中。最后,對線陣CCD液位測量裝置進行系統(tǒng)標定以及誤差分析。
　　 通過在不同環(huán)境中的多次實驗,證明本課題研制的液位測量系統(tǒng)的各項指標參數(shù)均滿足預(yù)期要求,并為液位測量