CCD的主要性能指标-1.ppt

《CCD的主要性能指标-1.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《CCD的主要性能指标-1.ppt（79页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、中国科学院长春光学精密机械与物理研究所2内容CCD的主要性能指标量子效率QE和响应度R暗电流和暗电流噪声噪声和信噪比动态范围实例说明CCD性能指标测试标准小结中国科学院长春光学精密机械与物理研究所3CCD的主要性能指标 轨道高度(H) 地面像元分辨率(GSD) 系统静态传递函数(MTFsys) 光谱波段(BW) 地面覆盖宽度 最小太阳高角()时信噪比(SNR) 相机质量(M) 相机功耗(P) 典型遥感相机的主要性能要求典型遥感相机的组成：光学系统；光机结构；CCD成像；热控。中国科学院长春光学精密机械与物理研究所4CCD的主要性能指标地面像元分辨力(MTFSYS)太阳高角(信噪比)地面覆盖(视

2、场角)质量(f，F)CCD光学系统热控系统光机结构中国科学院长春光学精密机械与物理研究所5CCD的主要性能指标 CCD的主要性能指标指的是对系统性能产生主要影响的指标。主要性能：量子效率QE（响应度R）、饱和曝光量SEE、传递函数(MTFCCD )、噪声n、暗电流等。其它性能：像元尺寸、像元数、电荷转移效率、响应非均匀性、环境适应能力等。CCD应用对CCD性能指标的要求CCD生产厂家提供的CCD性能指标中国科学院长春光学精密机械与物理研究所6CCD的主要性能指标参数参数符号符号东芝东芝TCD1503TCD1503柯达柯达KLI2113KLI2113e2ve2vTH7834TH7834灵敏度灵敏

3、度R R9 V/lx.s9 V/lx.s50V/J/cm50V/J/cm2 2650n650nmm32V/J/cm32V/J/cm2 2540n540nmm25V/J/cm25V/J/cm2 2460n460nmm5 5 V/V/ J/cmJ/cm2 2响应非均匀性响应非均匀性PRNUPRNU3%3%5%5%6%Vos6%Vos饱和输出电压饱和输出电压VsatVsat2.0 V2.0 V2.02.03.0V3.0V电荷转换因子电荷转换因子CVFCVF11.5V/e-11.5V/e-6V/e-6V/e-饱和信号电荷饱和信号电荷Ne.saNe.sat t170k e-170k e-CCD厂家给出的

4、性能指标形式中国科学院长春光学精密机械与物理研究所7CCD的主要性能指标参数参数符号符号东芝东芝TCD1503TCD1503柯达柯达KLI2113KLI2113e2ve2vTH7834TH7834暗信号电压暗信号电压V VDRKDRK1.0 mV1.0 mV100100 V/msV/ms暗电流暗电流IdarkIdark0.02 pA/pixel0.02 pA/pixel暗信号非均匀性暗信号非均匀性DSNUDSNU1.0 mV1.0 mV9090 V/msV/msNyquistNyquist频率频率对比传递函数对比传递函数500nm500nm600nm600nm700nm700nmCTFCTF7

5、5%75%62%62%47%47%总转移效率总转移效率9292电荷转移效率电荷转移效率CTECTE.99999.999990.9999980.999998动态范围动态范围DRDR2000 2000 76 dB76 dB10,00010,000随机噪声随机噪声NDND 0.6 mV0.6 mV300300 V V中国科学院长春光学精密机械与物理研究所8量子效率QE和响应度R 可以用量子效率计算响应度，响应度的单位是A/W或 。计算公式如下：hcqRAWA/hcARpe2/cmJe2/cmJe（31）(2-4)（32）(2-5)其中， 是电子电荷， 是量子效率， 是像元有效面积。式中 是CCD中常

6、用的辐照量单位。辐照量的基本单位是 。qpA2/cmJ2/mJ中国科学院长春光学精密机械与物理研究所9量子效率QE和响应度R 在CCD工作过程的最后一步，将电子电荷转换为电压，电荷转换因子CVF为：hcACVFRp2/cmJV其中， 是电子电荷， 是量子效率， 是像元有效面积，G为CCD片内放大倍数。 qpA/ eVCGqCVF与前式联合可以得到电压输出的响应度R（33）（34）中国科学院长春光学精密机械与物理研究所10一个行间转移CCD器件的填充系数为50,像元面积是11.4m13.8m,电荷转换因子CVF为6V/-。如果量子效率在0.6m是 0.8 计算以V/J/cm2为单位的响应度。Ap

7、=7.8710-7cm2。常数hc是1.991025 J.m/photo。将数值代入3-4：67256-6104 .118 . 0)1087. 7(101.99106 . 0)106()6 . 0(mR计算结果单位为V/J/cm2 ，转换为V/J/cm2 ，结果为：2/ 4 .11)6 . 0(cmJVmR量子效率QE和响应度R 举例cm2V/-mJ-m/photoV/J/cm2中国科学院长春光学精密机械与物理研究所11遥感相机CCD靶面上辐照量的计算：条件：无穷远面发光目标，发光目标为朗伯体，发光强度与方向无关，辐出度为M0(W/m2)。相机入瞳处辐亮度L为：其中a为大气透过率量子效率QE和

8、响应度R)/( 200msrWMLa（35）中国科学院长春光学精密机械与物理研究所12量子效率QE和响应度R遥感相机CCD靶面辐照度 为：CCD靶面辐照量为：)/( /42200mWFLEoptics)/( 2int00mJtEH式中optics为光学系统透过率，F为相对孔径，tint为CCD积分时间。（37）（36）中国科学院长春光学精密机械与物理研究所13量子效率QE和响应度R有些CCD的响应度是以光度参数给出的，如R的单位是V/lx.s。当以光度参数给出响应度时，需要指定光源的色温。有时需要进行辐射度参数与光度参数之间的转换。思考题：如何进行以V/lx.s和V/J.m2两种响应度单位的转

9、换？光源色温指定为2856K。参考资料: 1光电技术王庆有主编，电子工业出版社2005年2 CCD Arrays Cameras and Displays By Gerald C. Holst SPIE Press 1998中国科学院长春光学精密机械与物理研究所14暗电流和暗电流噪声暗电流对CCD成像的影响：降低了动态范围；1增加了CCD噪声。 inttDnedark暗电流噪声与其他热噪声一样，其概率密度分布为Poisson分布。积分时间为tint时，暗电流电子数暗电流噪声分别和为：inttDnedarkdark（310）（311）中国科学院长春光学精密机械与物理研究所15暗电流和暗电流噪声在

10、不同暗电流密度(nA/cm2)下，暗电流(e-/sec/pixel)与温度(C)的关系曲线。中国科学院长春光学精密机械与物理研究所16暗电流和暗电流噪声为了将暗电流降低一倍，工作温度25C时, 需要将温度降低 8C ；-50C时, 需要降低 4.8C ；而 -100C 时，只需降低2.9C。中国科学院长春光学精密机械与物理研究所17暗电流和暗电流噪声TI公司TC271在27时，Jdc100 pA/cm2 ；阵列温度每增加78，暗电流密度增加一倍。 温度温度暗电流密度暗电流密度pA/ cmpA/ cm2 211百分数百分数变化变化加倍的加倍的温度温度6060113611366.66.610. 8

11、10. 840402762767.77.79.59.5202055.855.88.98.98.48.40 09.029.0210.210.27.27.2-20-201.111.1111.911.96.26.2-40-409.589.5810102 214.114.15.35.3-60-605.335.3310103 317.017.04.44.4-80-801.661.6610104 420.920.93.63.6中国科学院长春光学精密机械与物理研究所18暗电流和暗电流噪声CCD的暗电流在说明书中通常以以下三种方式给出：1）一定时间内的暗信号电子数；2）一定时间内暗信号的电压值；3）暗电流密度

12、。单位时间暗信号电子数的公式：其中，Jdc为暗电流密度，T是绝对温度，Eg是带隙。（38）)2/(5 . 115105 . 2kTEdcsegeTJADTTEg110810021. 711557. 124（39）中国科学院长春光学精密机械与物理研究所19暗电流和暗电流噪声举例CCD像元尺寸为12 m x 12m， 300K 时暗电流密度10 pA/cm2 ，求出该CCD在 -10C (263K), -50C (223K) 和 -100C (173K)时的暗电流由(3-9)计算Eg263K时， Eg = 1.120278 eV 223K时， Eg = 1.129468 eV173K时， Eg =

13、 1.139296 eV再用(38)计算De263K时，De = 2.911 e/pixel/s223K时， De = 2.123 x 10-2 e/pixel/s173K时， D e= 2.149 x 10-6 e/pixel/s中国科学院长春光学精密机械与物理研究所20噪声和信噪比 光电响应模型21int)()(nDSVVdtERVnDSVVtERVint光谱范围12的CCD输出电压VS其中，VD和Vn分别为暗电流和噪声，R()为光谱响应度，E ()为光谱辐照度；当利用平均光谱参数时，（312）（313）（37）中国科学院长春光学精密机械与物理研究所21噪声和信噪比噪声的类型随机噪声（Ra

14、ndom Noise):时空域上随机变化，只能用统计特性描述；图形噪声（Pattern Noise):时域上不变，空域上变化。中国科学院长春光学精密机械与物理研究所22噪声和信噪比理想输出信号光子霰粒噪声暗电流噪声复位噪声中国科学院长春光学精密机械与物理研究所23噪声和信噪比放大器白噪声放大器1/f噪声量化噪声中国科学院长春光学精密机械与物理研究所24噪声和信噪比 随机噪声只考虑CCD芯片内 霰粒噪声 shot 复位噪声 reset 暗电流噪声 dark 放大器噪声 a中国科学院长春光学精密机械与物理研究所25噪声和信噪比霰粒噪声（Shot Noise) 霰粒噪声是与入射光子数随机变化有关的噪

15、声，在给定时间内入射光子数服从帕松（Poisson)分布，霰粒噪声的均方根值（以电子数计） S为信号电子数。 暗电流噪声（ndark为暗电流电子数）Sshotdarkdarkn314315中国科学院长春光学精密机械与物理研究所26噪声和信噪比 热噪声热噪声是白噪声；电阻R上热噪声的均方根电压k: 波尔茨曼常数，T:绝对温度，B:带宽kTBRVR4中国科学院长春光学精密机械与物理研究所27噪声和信噪比 噪声等效带宽（NEB）0220)(1dffAABRCRCB41212中国科学院长春光学精密机械与物理研究所28噪声和信噪比 复位噪声qkTCreset/中国科学院长春光学精密机械与物理研究所29噪

16、声和信噪比 输出放大器噪声白噪声（White Noise)：输出放大器电阻的热噪声aWCVFkTBRaaW/4闪烁噪声（Flicker Noise) (1/f 噪声）af316中国科学院长春光学精密机械与物理研究所30噪声和信噪比 总随机噪声总的随机噪声包括霰粒噪声、暗电流噪声、复位噪声和输出放大器噪声。22/4/afadarkrCVFkTBRqkTCnS22222afaWresetdarkshotr2readdarkrnS317319318一般将复位噪声和输出放大器噪声称为读出噪声read，上式改写为：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所31噪声和信噪比 信噪比通常计算CCD信噪比时，只考

17、虑时域上的随机噪声。因为空间分布的图形噪声是可以补偿的。为了严格起见，我们还是将这样计算的信噪比标注为SNRr，计算公式为：2/readdarkrnSSSNR2/readdarkBrnSSSSNR有时，对目标成像是在光照背景下完成的，背景信号为SB，计算公式应做如下修改：320321中国科学院长春光学精密机械与物理研究所32噪声和信噪比图形噪声（ Pattern Noise) 固定图形噪声（FPN) 无照明时，像元与像元之间输出的变化，主要为各像元之间暗电流的差别。 噪声性质：相加，可以补偿。 响应非均匀性（PRNU) 有照明时，像元与像元之间输出的变化，主要为各像元之间响应度的差别。将PRN

18、U (U)定义为响应度差的均方根值除以平均值 。 噪声性质：相乘，可以补偿。中国科学院长春光学精密机械与物理研究所33噪声和信噪比图形噪声（Pattern Noise)考虑固定图形噪声(FPN)和响应非均匀性(PRNU)时的系统噪声为：22PRNUreaddarksysnSSUPRNU22)(SUnSreaddarksys222PRNUFPNreaddarksysnS当忽略固定图形噪声(FPN)而只考虑响应非均匀性(PRNU)时的系统噪声为：由于所以：322323324中国科学院长春光学精密机械与物理研究所34噪声和信噪比信噪比极限CCD可以达到的最大信噪比光信号越强，信噪比越大，这时可以忽略

19、读出噪声和暗电流噪声。当只考虑随机噪声时，总噪声和信噪比为：2)(SUSsysSr当考虑响应非均匀性(PRNU)时的系统噪声和信噪比为：满阱电荷和响应非均匀性是最大信噪比的限制。325326327SSSNRrr/21/USSSSNRsyssys中国科学院长春光学精密机械与物理研究所35噪声和信噪比探测极限光信号非常弱时，信噪比很小；忽略暗电流噪声时，当只考虑随机噪声时，总噪声和信噪比为：readreadr2SNRr等于一的曝光量称为等效噪声曝光量NEE。这时可以忽略响应非均匀性的影响。实际上，这时是不能忽略暗电流噪声的。读出噪声和暗电流决定CCD的探测限制。328329readrSSNR/2/

20、readdarksyssysnSSSNR中国科学院长春光学精密机械与物理研究所36噪声和信噪比 提高信噪比的方法为了提高信噪比必须降低噪声： 复位噪声和放大器噪声 相关双采样技术 暗电流噪声 制冷 固定图形噪声(FPN) 补偿(必须预先测量) 响应非均匀性(PRNU) 补偿(必须预先测量) 光子霰粒噪声 不能降低和补偿，是信噪比的限制 （满阱电荷影响）中国科学院长春光学精密机械与物理研究所37噪声和信噪比 提高信噪比的方法 相关双采样可以抑制复位噪声和放大器1/f 噪声。CCD输出采样脉冲输出嵌位脉冲？中国科学院长春光学精密机械与物理研究所38动态范围动态范围是一个描述CCD能够探测最小光能量

21、和最大光能量比例的性能参数，在许多应用中是很重要的。最小光能量CCD能探测的最小光能量应该是其输出信噪比大于或等于1的光能量，定义使CCD输出信噪比等于1的光能量为等效噪声曝光量NEE最大光能量CCD能探测的最大光能量是CCD的饱和曝光量SEE动态范围DR：NEESEEDR/330中国科学院长春光学精密机械与物理研究所39动态范围动态范围也可以用满阱电荷和读出噪声电子数来计算满阱电荷nwell可以表示CCD探测最大信号能力，读出噪声电子数read可以表示CCD探测最小信号能力。动态范围DR：readdarkwellnnDR/ )(有的厂家将动态范围定义为饱和电压与暗信号之比，不是很合理。331

22、中国科学院长春光学精密机械与物理研究所40像元尺寸和像元数像元尺寸和像元数是决定系统视场角和分辩率的重要参数，在某种程度上也是决定系统体积和重量的决定性因素。像元尺寸a的大小直接影响光学系统的设计，因为它确定了系统的Nyquist频率fN ：)/( 2/1mmlpafN324中国科学院长春光学精密机械与物理研究所41像元尺寸和像元数Nyquist频率越高，光学系统的设计、加工和装调就越困难。一般高级胶片相机，如Nikon相机在Nyquist频率小于或等于50lp/mm时具有较好的成像质量。像元尺寸a (m) 2.557.51015fN (lp/mm)200100 66.75033.3中国科学院

23、长春光学精密机械与物理研究所42CCD主要性能指标 TCD1503D举例举例像元数：5000，像元尺寸： 7m 7 m哑像元(Dummy Pixels)和暗信号参考像元中国科学院长春光学精密机械与物理研究所43CCD主要性能指标 TCD1503D举例举例CHARACTERISTICSYMBOLMINTYP.MAXUNIT NOTESensitivityR7.29 10.8V / lxsPhoto Response Non UniformityPRNU310 %(Note 2)PRNU (3)410mV(Note 8)Saturation Output VoltageVSAT1.5 2.0 V(

24、Note 3)Saturation ExposureSE 0.14 0.22lxs(Note 4)Dark Signal VoltageVDRK1.02.5mV(Note 5)Dark Signal Non UniformityDSNU1.02.5mV(Note 5)DC Power DissipationPD 350400mWTotal Transfer EfficiencyTTE92 %Output ImpedanceZo 0.21kDynamic Range DR 2000(Note 6 )DC Signal Output VoltageVOS1 4.05.5 7.0V(Note 7)V

25、OS2 4.05.57.0V(Note 7)DC Differential Error Voltage|VOS1VOS2|300mVRandom NoiseND 0.6 mV(Note 9)中国科学院长春光学精密机械与物理研究所44CCD主要性能指标TCD1503D举例举例%100 / xxPRNU测试条件：Ta = 25C, VOD = 12 V, V = VSH = VRS = VCP = 5 V (脉冲), f = 1 MHz, tINT = 10 ms, 光源：日光型荧光灯, 负载电阻 = 1.00 k。注2: 在50%饱和曝光量 (典型值)处测量PRNU的定义 : 是信号平均值， 是

26、最大偏差（通道1）在 2500 像元模式(通道2)工作时, 测试条件同上。注3: VSAT 定义为所有有效像元最小的饱和输出电压。 注 4:饱和曝光量 SE的定义 :)( /slxRVSESAT中国科学院长春光学精密机械与物理研究所45CCD主要性能指标 TCD1503D举例举例CHARACTERISTICSYMBOLMINTYP.MAXUNIT NOTESensitivityR7.29 10.8V / lxsPhoto Response Non UniformityPRNU310 %(Note 2)PRNU (3)410mV(Note 8)Saturation Output VoltageV

27、SAT1.5 2.0 V(Note 3)Saturation ExposureSE 0.14 0.22lxs(Note 4)Dark Signal VoltageVDRK1.02.5mV(Note 5)Dark Signal Non UniformityDSNU1.02.5mV(Note 5)DC Power DissipationPD 350400mWTotal Transfer EfficiencyTTE92 %Output ImpedanceZo 0.21kDynamic Range DR 2000(Note 6 )DC Signal Output VoltageVOS1 4.05.5

28、7.0V(Note 7)VOS2 4.05.57.0V(Note 7)DC Differential Error Voltage|VOS1VOS2|300mVRandom NoiseND 0.6 mV(Note 9)中国科学院长春光学精密机械与物理研究所46CCD主要性能指标TCD1503D举例举例 /DRKSATVVDR 注5: VDRK 定义为所有有效像元暗信号电压的平均值。DSNU定义为VDRK 与 VMDK 的差值， VMDK是暗信号电压最大值。注 6: 动态范围 DR定义 : VDRK 与积分时间 tINT 成比例，短积分时间 有可能增大DR。注 7: DC 信号输出电压和 DC 补

29、偿输出电压定义为右图注8: PRNU (3) 定义为在 5% SE (典型值)条件下，相邻像元间最大信号电压差。中国科学院长春光学精密机械与物理研究所47CCD主要性能指标 TCD1503D举例举例CHARACTERISTICSYMBOLMINTYP.MAXUNIT NOTESensitivityR7.29 10.8V / lxsPhoto Response Non UniformityPRNU310 %(Note 2)PRNU (3)410mV(Note 8)Saturation Output VoltageVSAT1.5 2.0 V(Note 3)Saturation ExposureSE

30、 0.14 0.22lxs(Note 4)Dark Signal VoltageVDRK1.02.5mV(Note 5)Dark Signal Non UniformityDSNU1.02.5mV(Note 5)DC Power DissipationPD 350400mWTotal Transfer EfficiencyTTE92 %Output ImpedanceZo 0.21kDynamic Range DR 2000(Note 6 )DC Signal Output VoltageVOS1 4.05.5 7.0V(Note 7)VOS2 4.05.57.0V(Note 7)DC Dif

31、ferential Error Voltage|VOS1VOS2|300mVRandom NoiseND 0.6 mV(Note 9)中国科学院长春光学精密机械与物理研究所48CCD主要性能指标 TCD1503D举例举例注 9: 随机噪声定义为无照明条件下两个相邻有效像元之间信号差值的标准方差() 。计算过程如下：一次读出的两个像元 (n 和 n + 1) 确定作为测量点； 每次输出时，取 200 ns内平均作为 Vn和Vn + 1；用 Vn 减去 Vn + 1得到V： V Vn Vn + 1；4）重复读出30次并作2)和3)步，计算标准方差() 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所49CC

32、D主要性能指标 TCD1503D5) 重复2)、 3) 和 4)步 10 次得到 10 个值6）利用上述方法计算的 值是实际随机噪声的 倍 ，最后随机噪声为：2中国科学院长春光学精密机械与物理研究所50噪声和信噪比 噪声的测量以2048像元线阵列CCD为例说明试验设备：积分球被试设备：线阵CCD相机中国科学院长春光学精密机械与物理研究所51噪声和信噪比 线阵列CCD噪声测量 亮场条件下测量，获取200行图像数据g(i,j)，i=12048，j=1200，总噪声 为:sys20481220012200120481),(2001),(2001inisysjinijigjigjigg像元 i 200

33、次平均值像元 i 噪声总噪声中国科学院长春光学精密机械与物理研究所52噪声和信噪比 线阵列CCD固定图形噪声测量 暗场条件下测量，获取200行图像数据g(i,j)，i=12048，j=1200，固定图形噪声 为 FPN2001204812048211( ,)200120481()2048D ijDD iiFPND iDiVg ijVVVV像元i暗电流平均值暗电流总平均值中国科学院长春光学精密机械与物理研究所53噪声和信噪比 线阵列CCD暗电流噪声测量 暗场条件下测量，获取200行图像数据g(i,j)，i=12048，j=1200，暗电流噪声 为dark2048120012),(20482001

34、ijDidarkVjig中国科学院长春光学精密机械与物理研究所54噪声和信噪比线阵列CCD响应非均匀性测量 通过改变入射光强度从输出10%到80%饱和输出测量8组图像数据，每组500行。对每组数据计算信号输出平均值：5001),(5001jDimmiVjigg)20481( igmi 差的峰峰值或均方差表示响应度的非均匀性。中国科学院长春光学精密机械与物理研究所55噪声和信噪比线阵列CCD响应非均匀性测量中国科学院长春光学精密机械与物理研究所56噪声和信噪比线阵列CCD响应非均匀性测量中国科学院长春光学精密机械与物理研究所57线阵列CCD响应线性度测量 通过改变入射光强度从输出10%到80%饱

35、和输出测量8组图像数据，每组200行。同时纪录光亮度监视输出数据 ，对每组数据计算信号输出平均值（m=18)： 利用最小二乘法计算，计算线性拟和的残差。2001),(2001jDimmiVjiggRmDbDRgRmimi中国科学院长春光学精密机械与物理研究所58响应线性度测量00.511.522.5050100150200250239.623.214Y1Y22.2980.29X中国科学院长春光学精密机械与物理研究所59CCD性能指标测试标准国内尚没有完整的测试标准, 准备推出一份通用规范。欧洲欧空局(ESA)于1993年提出一个CCD测试规范：Electro-Optical Test Meth

36、ods for Charge Coupled DevicesESA/SCC Basic Specification No. 2500中国科学院长春光学精密机械与物理研究所60CCD性能指标测试标准ESA/SCC No. 2500简介整个规范分为六部分：1 范围2 引用文件（空）3 术语、定义、缩略语、符号和单位4 测试设备5 电气测试方法（包含5项测试）6 光电测试方法（包含29项测试）中国科学院长春光学精密机械与物理研究所61CCD性能指标测试标准ESA/SCC No. 2500简介第三部分中定义了CCD输出波形CCD输出的行头寄存器暗电流(寄存器光敏元)暗电流(寄存器光敏元)暗电流+光电信

37、号Vs:信号电压输出输出CCDCDS中国科学院长春光学精密机械与物理研究所62CCD性能指标测试标准ESA/SCC No. 2500简介CCD输出的行尾Vs:信号电压寄存器暗电流寄存器暗电流+行转移残留信号CCD输出CDS输出中国科学院长春光学精密机械与物理研究所63CCD性能指标测试标准ESA/SCC No. 2500简介理想CCD输出中国科学院长春光学精密机械与物理研究所64CCD性能指标测试标准ESA/SCC No. 2500简介第五和第六部分的测试方法中，每项测试包括的内容：测试参数名称1 该参数定义2 测试原理3 测试条件下面介绍光电测试方法中的第4项(随机噪声)，17项(响应度)和

38、19项(量子效率)。中国科学院长春光学精密机械与物理研究所65CCD性能指标测试标准ESA/SCC No. 2500简介6.4 随机噪声(Temporal Noise)6.4.1 定义CCD输出中的随机噪声有以下来源：(1) CCD输出放大器噪声(2)复位噪声(3)霰粒噪声（包括光电信号和暗电流）(4) CCD片外电路噪声以及时钟和偏置引线干 扰引入的噪声假定噪声(4) 在总噪声中占的比例很小，总噪声是其它3项的均方根值。中国科学院长春光学精密机械与物理研究所66CCD性能指标测试标准ESA/SCC No. 2500简介6.4.2 测试原理(1) 器件处于正常工作状态，详细记录CCD负载以及测

39、试放大器增益等数据；中国科学院长春光学精密机械与物理研究所67CCD性能指标测试标准ESA/SCC No. 2500简介6.4.2 测试原理(2) 获取一个像元的N次连续测量数据Xi，噪声m为：其中G为片外增益，N至少应该为1000。如有必要，可以对一组具有相同噪声的像元进行测量平均测量像元是哑像元，如使用有效像元，应考虑暗电流影响。中国科学院长春光学精密机械与物理研究所68CCD性能指标测试标准ESA/SCC No. 2500简介6.4.2 测试原理(3) 当相邻(一行或一列)像元的噪声不相关时，可以采用如下方法测量m：连续对同一列或同一行进行两次测量，获数据L1和L1。L1 ：x1、x2

40、xN; L1 ： x1、x2 xN去除响应非均匀性影响后，可以用下式计算m。中国科学院长春光学精密机械与物理研究所69CCD性能指标测试标准ESA/SCC No. 2500简介6.4.2 测试原理在(2)和(3)测量中，总噪声中包括了测量仪器噪声。使用如下图的CCD仿真电路代替CCD标定仪器的噪声0 。去除仪器噪声，可以得到CCD的噪声：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所70CCD性能指标测试标准ESA/SCC No. 2500简介6.4.3 测试条件器件处于黑暗的条件；温度：253C (在详细规范中指定的外)；像元读出频率应在详细规范中给出。中国科学院长春光学精密机械与物理研究所71CC

41、D性能指标测试标准ESA/SCC No. 2500简介6.17 响应度 R (Responsivity)6.17.1 定义 响应度 R是在给定波带宽度照明下，有用信号电压(不包括暗信号)与曝光量(J/m2) 之比。 响应度 R是光电灵敏度和电荷电压转换因子两个参数的函数。中国科学院长春光学精密机械与物理研究所72CCD性能指标测试标准ESA/SCC No. 2500简介6.17.2 测试原理 在给定波带宽度条件下，对给定的入射光强度，输出信号是Va (mV)测量入射光强度：E (mW/m2), 积分时间：Ti (ms)响应度R用下式计算：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所73CCD性能指标

42、测试标准ESA/SCC No. 2500简介6.17.3 测试条件器件均匀照明；温度：253C (在详细规范中指定的外)；需要平均的像元数应在详细规范中给出；测试每组像元的位置应在详细规范中给出；波长范围和光谱分辩率应在详细规范中给出。中国科学院长春光学精密机械与物理研究所74CCD性能指标测试标准ESA/SCC No. 2500简介6.19 量子效率QE(Quantum Efficiency)6.19.1 定义给定波长的QE是半导体中产生的电子数(对应有用信号，不包括暗信号)与入射光子数之比。中国科学院长春光学精密机械与物理研究所75CCD性能指标测试标准ESA/SCC No. 2500简介

43、6.19.2 测试原理 QE是由给定波长的响应度R导出的，导出公式为：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所76CCD性能指标测试标准ESA/SCC No. 2500简介6.19.2 测试原理 QE是由给定波长的响应度R导出的，导出公式为：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所77CCD性能指标测试标准ESA/SCC No. 2500简介6.19.3 测试条件器件均匀照明；温度：253C (在详细规范中指定的外)；需要平均的像元数应在详细规范中给出；测试每组像元的位置应在详细规范中给出；波长范围和光谱分辩率应在详细规范中给出。中国科学院长春光学精密机械与物理研究所78 CCD的主要性能指标是选

44、择CCD的重要依据。 CCD的主要性能指标是进行系统分析的基础。 CCD性能指标的测试在国内还没有获得足够的重视，需要改进。小结进入夏天，少不了一个热字当头，电扇空调陆续登场，每逢此时，总会进入夏天，少不了一个热字当头，电扇空调陆续登场，每逢此时，总会想起那一把蒲扇。蒲扇，是记忆中的农村，夏季经常用的一件物品。记想起那一把蒲扇。蒲扇，是记忆中的农村，夏季经常用的一件物品。记忆中的故乡，每逢进入夏天，集市上最常见的便是蒲扇、凉席，不论男女老忆中的故乡，每逢进入夏天，集市上最常见的便是蒲扇、凉席，不论男女老少，个个手持一把，忽闪忽闪个不停，嘴里叨叨着少，个个手持一把，忽闪忽闪个不停，嘴里叨叨着“怎

45、么这么热怎么这么热”，于是三，于是三五成群，聚在大树下，或站着，或随即坐在石头上，手持那把扇子，边唠嗑五成群，聚在大树下，或站着，或随即坐在石头上，手持那把扇子，边唠嗑边乘凉。孩子们却在周围跑跑跳跳，热得满头大汗，不时听到边乘凉。孩子们却在周围跑跑跳跳，热得满头大汗，不时听到“强子，别跑强子，别跑了，快来我给你扇扇了，快来我给你扇扇”。孩子们才不听这一套，跑个没完，直到累气喘吁吁，。孩子们才不听这一套，跑个没完，直到累气喘吁吁，这才一跑一踮地围过了，这时母亲总是，好似生气的样子，边扇边训，这才一跑一踮地围过了，这时母亲总是，好似生气的样子，边扇边训，“你你看热的，跑什么？看热的，跑什么？”此时

46、这把蒲扇，是那么凉快，那么的温馨幸福，有母亲此时这把蒲扇，是那么凉快，那么的温馨幸福，有母亲的味道！蒲扇是中国传统工艺品，在我国已有三千年多年的历史。取材的味道！蒲扇是中国传统工艺品，在我国已有三千年多年的历史。取材于棕榈树，制作简单，方便携带，且蒲扇的表面光滑，因而，古人常会在上于棕榈树，制作简单，方便携带，且蒲扇的表面光滑，因而，古人常会在上面作画。古有棕扇、葵扇、蒲扇、蕉扇诸名，实即今日的蒲扇，江浙称之为面作画。古有棕扇、葵扇、蒲扇、蕉扇诸名，实即今日的蒲扇，江浙称之为芭蕉扇。六七十年代，人们最常用的就是这种，似圆非圆，轻巧又便宜的蒲芭蕉扇。六七十年代，人们最常用的就是这种，似圆非圆，轻巧又便宜的蒲扇。蒲扇流传至今，我的记忆中，它跨越了半个世纪，也走过了我们的扇。蒲扇流传至今，我的记忆中，它跨越了半个世纪，也走过了我们的半个人生的轨迹，携带着特有的念想，一年年，一天天，流向长长的时间隧半个人生的轨迹，携带着特有的念想，一年年，一天天，流向长长的时间隧道，袅道，袅