Στείλτε την καλή δουλειά σας στη βάση γνώσεων είναι απλή. Χρησιμοποιήστε την παρακάτω φόρμα

Φοιτητές, μεταπτυχιακοί φοιτητές, νέοι επιστήμονες που χρησιμοποιούν τη βάση γνώσεων στις σπουδές και την εργασία τους θα σας είναι πολύ ευγνώμονες.

Δημοσιεύτηκε στο http://www.allbest.ru/

Τμήμα Οπτικών-Ηλεκτρονικών Συσκευών και Συστημάτων Γ.Ν. Γρυαζίν

ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΑ ΤΗΛΕΟΠΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

(ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΔΙΑΛΕΞΗΣ)

Αγία Πετρούπολη

ΠΡΟΛΟΓΟΣ

5. ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΥ ΤΟΥ ΤΡΟΠΟΥ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ Τηλεοπτικού ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ

ΠΡΟΛΟΓΟΣ

Τα τηλεοπτικά συστήματα, σχεδιασμένα για μια γενική επισκόπηση του χώρου και την αναζήτηση αντικειμένων που ενδιαφέρουν τον παρατηρητή σε αυτόν, αποτελούν την κύρια ομάδα εφαρμοζόμενων τηλεοπτικών συστημάτων, τόσο ως προς τον αριθμό του παραγόμενου και νεοσχεδιασμένου εξοπλισμού όσο και ως προς την ποικιλία των εργασιών λύνει. Τα συστήματα επιτήρησης (παρατήρησης) χρησιμοποιούνται για οπτική παρατήρηση και για αυτόματη ανίχνευση και αναγνώριση αντικειμένων και μπορεί να είναι ασπρόμαυρα, στερεοσκοπικά, έγχρωμα, αναλογικά ή ψηφιακά.

Από την άποψη της οικονομικής σκοπιμότητας, είναι επιθυμητό το σύστημα να μπορεί να λύσει ένα αρκετά ευρύ φάσμα προβλημάτων, δηλαδή να είναι σε μεγάλο βαθμό καθολικό. Αυτό συνεπάγεται την ανάγκη αυτόματης προσαρμογής του τρόπου λειτουργίας του συστήματος κατά την αλλαγή εξωτερικές συνθήκεςπαρατηρήσεις όπως ο φωτισμός, η απόσταση από το αντικείμενο και άλλα. Η καθολικότητα χρήσης είναι χαρακτηριστικό κυρίως του λεγόμενου βιομηχανικού τηλεοπτικού εξοπλισμού, ο οποίος συνήθως παράγεται σε σειρές. Μαζί με τέτοιο εξοπλισμό, η υπό εξέταση ομάδα περιλαμβάνει εξειδικευμένα συστήματα: υποβρύχια, χαμηλού κάδρου, φωτο-τηλεόραση, θερμική απεικόνιση, φασματοζωνική κ.λπ. Ο τρόπος λειτουργίας τους επιλέγεται συνήθως με βάση την ανάγκη επίλυσης ενός σχετικά στενού φάσματος προβλημάτων .

1. ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΕΣ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ ΤΗΛΕΟΡΑΣΗΣ

Οι βιομηχανικές τηλεοπτικές εγκαταστάσεις περιλαμβάνουν συνήθως εξοπλισμό σχεδιασμένο για οπτική παρατήρηση και έλεγχο διαφόρων τύπων αντικειμένων που βρίσκονται στο δρόμο, σε εργαστήρια, ορόφους συναλλαγών, γραφεία, χειρουργεία τραπεζών, σταθμούς μετρό κ.λπ. Η ευελιξία των PTU επιτρέπει τη χρήση τους σε συστήματα ΣΥΝΑΓΕΡΜΟΣ, τεχνικά συστήματα όρασης και ως αισθητήρες σημάτων βίντεο συστημάτων μέτρησης. Διακριτικό χαρακτηριστικόΤο PTU λειτουργεί σε τυπική λειτουργία αποσύνθεσης με πλεγμένη σάρωση. Τα PTU, κατά κανόνα, έχουν σχεδιαστεί για να λειτουργούν στο ορατό εύρος ακτινοβολίας, αλλά ορισμένες τροποποιήσεις έχουν σχεδιαστεί για εύρος υπεριώδους, υπέρυθρης ακτινοβολίας ή ακτίνων Χ.

Τα δομικά διαγράμματα των σύγχρονων επαγγελματικών σχολών είναι πολύ διαφορετικά και διαφέρουν κυρίως ως προς το σύνολο των στοιχείων, ο αριθμός και ο σκοπός των οποίων υπαγορεύεται από τις εργασίες που εκτελούνται και το αποδεκτό, από την πλευρά του πελάτη, κόστος του εξοπλισμού.

Στο Σχ. Το σχήμα 10.1 δείχνει ένα διάγραμμα της εγκατάστασης, το οποίο περιλαμβάνει τέσσερις κάμερες εκπομπής (PC), δύο συσκευές ελέγχου βίντεο (VCU), μια συσκευή εγγραφής βίντεο (VM), δύο πίνακες ελέγχου (PU) και ένα κέντρο μεταγωγής βίντεο (VCC). Στο VKU2 μπορείτε να παρατηρήσετε ταυτόχρονα εικόνες και από τις τέσσερις κάμερες, στο VKU1 η επιλογή των εικόνων από οποιαδήποτε κάμερα πραγματοποιείται χειροκίνητα ή σύμφωνα με ένα δεδομένο πρόγραμμα. Η συσκευή εγγραφής βίντεο συνδέεται από οποιονδήποτε πίνακα ελέγχου για να καταγράψει το αντικείμενο που ενδιαφέρει τον παρατηρητή. Εκτός από τα βασικά στοιχεία, ο εξοπλισμός μπορεί να περιλαμβάνει περιστρεφόμενες συσκευές κάμερας, ανιχνευτές εισβολέων βίντεο, συσκευές φωτισμού υπερύθρων, συσκευές καμουφλάζ κάμερας κ.λπ. Εξαρτάται από περιβάλλονΟι κάμερες μπορούν να ελεγχθούν θερμοστατικά και να τοποθετηθούν σε σφραγισμένα, ανθεκτικά στη σκόνη, ανθεκτικά στις ακτίνες Χ ή σε άλλα ειδικά περιβλήματα.

Επί του παρόντος, τόσο οι σωλήνες κατηγορίας Vidicon όσο και οι μήτρες CCD χρησιμοποιούνται ως φωτομετατροπείς για τη μετάδοση καμερών PTU. Το πλήρες τηλεοπτικό σήμα που παράγεται στην κάμερα μεταδίδεται μέσω καλωδιακές γραμμέςεπικοινωνία είτε στην περιοχή συχνοτήτων που καταλαμβάνει το σήμα βίντεο είτε με διαμόρφωση πλάτους μιας από τις φέρουσες συχνότητες που τυποποιούνται στην τηλεοπτική μετάδοση. Στην τελευταία περίπτωση, είναι δυνατή η χρήση συνηθισμένων τηλεοράσεων για την αναπαραγωγή εικόνων και το μήκος του καλωδίου μπορεί να φτάσει το ένα χιλιόμετρο ή περισσότερο.

Οι κάμερες εκπομπής PTU, κατά κανόνα, είναι εξοπλισμένες από κατασκευαστές με τυπικούς φακούς σχεδιασμένους για χρήση σε εξοπλισμό φωτογραφίας και φιλμ, αν και αυτή η πρακτική δεν μπορεί να θεωρηθεί βέλτιστη από τεχνική άποψη για τους ακόλουθους λόγους. Πρώτον, οι χρωματικές εκτροπές τέτοιων φακών διορθώνονται στην περιοχή της φασματικής ευαισθησίας του φιλμ, η οποία διαφέρει σημαντικά από τη φασματική ευαισθησία των περισσότερων τηλεοπτικών φωτομετατροπέων. Δεύτερον, κατά την ανάπτυξη φωτογραφικών και κινηματογραφικών φακών, δεν λαμβάνεται υπόψη ότι η εικόνα προβάλλεται στον φωτοευαίσθητο φακό στις τηλεοπτικές κάμερες μέσω του μπροστινού γυαλιού του λαμπτήρα του σωλήνα εκπομπής ή του προστατευτικού γυαλιού της μήτρας CCD. Σε αυτή την περίπτωση, οι δέσμες φωτός που προσπίπτουν υπό γωνία προς τον οπτικό άξονα του φακού παρουσιάζουν πρόσθετη διάθλαση, η οποία επιδεινώνει την ανάλυση του συστήματος. Αυτό το φαινόμενο είναι πιο έντονο όσο μεγαλύτερη είναι η γωνία θέασης του φακού. Από αυτή την άποψη, η εγχώρια βιομηχανία έχει κατακτήσει την παραγωγή ορισμένων φακών ειδικά σχεδιασμένων για τηλεοπτικές εκπομπές και το γράμμα "T" προστίθεται στην ονομασία, για παράδειγμα, "MIR-10T". Ωστόσο, αυτοί οι φακοί έχουν σχεδιαστεί κυρίως για να λειτουργούν με σωλήνες τύπου superorthikon, οι οποίοι έχουν σημαντικά μεγαλύτερο μέγεθοςφωτοευαίσθητη επιφάνεια από τα vidicons και τις μήτρες CCD. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι η τρέχουσα πρακτική είναι η παραγωγή μητρών με είσοδο υαλοβάμβακα αντί για συνηθισμένο γυαλί, γεγονός που καθιστά εύκολη τη σύνδεσή τους με σωλήνες ενίσχυσης εικόνας.

Κατά τον συντονισμό των παραμέτρων μιας κάμερας εκπομπής PTU με τις συνθήκες της συγκεκριμένης λειτουργίας της, είναι πάντα απαραίτητο να αποφασίζετε για την επιλογή ενός φακού ή εάν ο φακός που είναι εγκατεστημένος στην κάμερα πληροί τις απαιτήσεις που προκύπτουν από την επίλυση των ανατεθέντων εργασιών. Πρώτα απ 'όλα, η επιλογή του φακού θα πρέπει να γίνεται με βάση τη δεδομένη ή προϋπολογισμένη γωνία θέασης της κάμερας, που σχετίζεται με την αναλογία εστιακής απόστασης

όπου bf είναι το πλάτος της εικόνας στο στρώμα φωτογραφίας, 0 είναι η γωνία θέασης στο οριζόντιο επίπεδο.

Επίσης

όπου hf είναι το ύψος της εικόνας, b0 είναι η γωνία θέασης στο κατακόρυφο επίπεδο.

Η προκαταρκτική επιλογή των γωνιών c0 και b0 θα πρέπει να γίνει λαμβάνοντας υπόψη το γεγονός ότι στα άκρα του οπτικού πεδίου η εικόνα αποδεικνύεται λιγότερο ευκρινής και φωτεινή από ό,τι στο κέντρο, και αυτό το φαινόμενο εξαρτάται τόσο από την εστιακή απόσταση όσο και από το σχετικό διάφραγμα D/f. Για να προσδιορίσετε την ευκρινή γωνία εικόνας vp, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε την εμπειρική σχέση

Με βάση τις εκφράσεις (10.1) και (10.2), καθορίζεται τελικά η απαιτούμενη γωνία θέασης του φακού και η εστιακή του απόσταση, σύμφωνα με την οποία επιλέγεται ένας κατάλληλος φακός από τους πίνακες αναφοράς.

Ένας φακός vari-φακός παρέχει μια ορισμένη ευελιξία της κάμερας εκπομπής, επιτρέποντάς της να μετακινείται εύκολα από μεγάλα οπτικά πεδία, παρέχοντας μια γενική επισκόπηση, σε σχετικά στενά πεδία, διευκολύνοντας την αναγνώριση αντικειμένων. Η βιομηχανία παράγει μια ευρεία γκάμα φακών διαφορικής εστίασης κατάλληλων για χρήση με εικονοστοιχεία με μέγεθος στόχου 12,7x9,5. Αυτοί οι φακοί έχουν ένα σημαντικό εύρος εστιακών αποστάσεων. Ωστόσο, πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι η χρήση varioptics αυξάνει σημαντικά τις διαστάσεις και το βάρος της κάμερας και εάν υπάρχει συσκευή τηλεχειριστήριοφακό και περιπλέκει το σχεδιασμό του. Μια εναλλακτική λύση σε αυτή την περίπτωση θα ήταν η χρήση φακού στενού πεδίου και περιστρεφόμενη συσκευή, στο οποίο είναι τοποθετημένη μια κάμερα, επιτρέποντας μια σταθερή ευρεία προβολή του χώρου.

Πρακτικά όλοι οι θάλαμοι εκπομπής των PTU είναι εξοπλισμένοι με συσκευές που επεκτείνουν το εύρος της μεταδιδόμενης φωτεινότητας. Από αυτή την άποψη, επισημαίνουμε ότι το δυναμικό εύρος των περισσότερων εικονοστοιχείων χωρίς αλλαγή του τρόπου λειτουργίας συνήθως δεν υπερβαίνει τα 50 - 100 και οι πίνακες CCD - 1000. Ταυτόχρονα, για καθολική εφαρμογήοι κάμερες μετάδοσης μπορεί να χρειάζονται επέκταση δυναμικό εύροςμέχρι 104-105. Για το σκοπό αυτό, οι κάμερες videocon χρησιμοποιούν συσκευές αυτόματης ρύθμισης τάσης στην πλάκα σήματος και οι κάμερες CCD χρησιμοποιούν αυτόματη ρύθμιση του χρόνου συσσώρευσης φόρτισης. Και στις δύο περιπτώσεις, συνιστάται επίσης η χρήση οπτικών μεθόδων: αυτόματη ρύθμιση του διαφράγματος του φακού και ρύθμιση της μετάδοσης των ειδικών φίλτρων φωτός που είναι εγκατεστημένα μπροστά από τον φωτομετατροπέα. Η δράση όλων των συσκευών ελέγχου είναι να διασφαλίζουν ότι όταν ο φωτισμός ενός αντικειμένου αλλάζει μέσα σε ένα δεδομένο εύρος, οι τιμές του σήματος βίντεο δεν υπερβαίνουν την τρέχουσα περιοχή εργασίας του χαρακτηριστικού φωτοβολταϊκού σήματος και του σήματος από την ελαφρύτερη διαβάθμιση φωτεινότητας πρέπει να παραμένει περίπου σταθερή. Σημειώστε ότι η χρήση οπτικών μεθόδων και η ρύθμιση του χρόνου συσσώρευσης φόρτισης αποσκοπούν στη σταθεροποίηση της έκθεσης που αναφέρεται από το φωτοβολταϊκό στοιχείο, ενώ η ρύθμιση του δυναμικού της πλάκας σήματος του vidicon οδηγεί σε αλλαγή της θέσης του χαρακτηριστικού σήματος φωτός και η κλίση του (Εικ. 3.10), δηλαδή, τελικά, η ευαισθησία του σωλήνα στο φως.

Υπάρχουν διάφοροι τρόποι για αυτόματη ρύθμιση της τάσης στην πλάκα σήματος vidicon όταν αλλάζει ο φωτισμός της. Ένα από αυτά απεικονίζεται από ένα κύκλωμα με ανιχνευτή κορυφής στην είσοδο (Εικ. 10.2). Ένα σήμα βίντεο με αιώρηση 1,5-2,0 V παρέχεται στον ανιχνευτή αιχμής (δίοδοι VD1 και VD2 και πυκνωτής C2), η τάση από την οποία τροφοδοτείται στη βάση του ενισχυτή συνεχές ρεύμα, και από την έξοδο του τελευταίου - στην πλάκα σήματος του vidicon. Η αύξηση του φωτισμού του σωλήνα οδηγεί σε αύξηση του επιπέδου του σήματος βίντεο και της τάσης στη βάση του τρανζίστορ, γεγονός που βοηθά στη μείωση της αντίστασής του και, κατά συνέπεια, στη μείωση της τάσης στην έξοδο της συσκευής (Εικ. . 10.3). Η αντίσταση R χρησιμεύει για τη δημιουργία της αρχικής τάσης στην πλάκα σήματος Usp. Το μειονέκτημα του κυκλώματος είναι ο κίνδυνος αυτοδιέγερσης στον προενισχυτή, ο οποίος είναι συνδεδεμένος στο κύκλωμα αυτόματου συντονισμού. Για να εξαλειφθεί αυτό το μειονέκτημα, συνιστάται να εισάγετε μια τάση ελέγχου αντί για μια πλάκα σήματος στην κάθοδο του vidicon.

Για τον έλεγχο του ανοίγματος του φακού, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ένα σήμα βίντεο, το οποίο παρέχεται σε έναν ανιχνευτή αιχμής, η σταθερή τάση από την οποία, μετά την ενίσχυση, παρέχεται σε ένα ισορροπημένο διαφορικό κύκλωμα (Εικ. 10.4). Όταν αλλάζει ο φωτισμός του φωτομετατροπέα, αλλάζει και το σήμα και σχηματίζεται τάση ελέγχου της αντίστοιχης πινακίδας στην έξοδο του ισορροπημένου κυκλώματος.

Στις εξεταζόμενες περιπτώσεις, η σταθεροποίηση του ρεύματος σήματος εντός ± 20% πραγματοποιείται όταν ο φωτισμός του αντικειμένου αλλάζει έως και 500 φορές.

Μέσα σε ένα ευρύτερο εύρος αλλαγών φωτισμού (έως περίπου 104 φορές), το ρεύμα vidicon μπορεί να σταθεροποιηθεί χρησιμοποιώντας διάφορα ηλεκτροοπτικά φίλτρα που αλλάζουν τη διαφάνειά τους υπό την επίδραση της τάσης που εφαρμόζεται σε αυτά. Ένα φίλτρο φωτός στερεάς κατάστασης που λειτουργεί με το φαινόμενο Kerr χαρακτηρίζεται από χαμηλή αδράνεια, ευρεία όριαρύθμιση της μετάδοσης του φωτός, αλλά απαιτεί υψηλές τάσεις ελέγχου (έως 800 V) και έχει υψηλή απορρόφηση φωτός. Τα φίλτρα φωτός που βασίζονται σε ελαφροχρωμικά υλικά, αντίθετα, έχουν υψηλή αδράνεια (έως αρκετά δευτερόλεπτα) ελέγχονται από χαμηλές τάσεις, μετρούμενες σε μονάδες βολτ.

Στα παλμικά συστήματα, το σήμα εξόδου μπορεί να σταθεροποιηθεί αλλάζοντας τη διάρκεια έκθεσης του φωτομετατροπέα, για τον οποίο τοποθετείται ηλεκτρο-οπτικό κλείστρο μπροστά του. Ως το τελευταίο, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε έναν ηλεκτρονιο-οπτικό μετατροπέα ή μια κυψέλη υγρών κρυστάλλων. Στο υπερπυρίτιο, ένα τμήμα μεταφοράς εικόνας χρησιμοποιείται ως ηλεκτρονικό κλείστρο, στο οποίο προστίθεται ένα ειδικό ηλεκτρόδιο.

Είναι βολικό να ρυθμίσετε τον χρόνο συσσώρευσης φόρτισης για να σταθεροποιήσετε την τιμή του σήματος βίντεο σε πίνακες CCD κατά αυτόματο έλεγχοτη διάρκεια των παλμών που εισέρχονται στο τμήμα αποθήκευσης. Στο Σχ. 10.5 και παρουσιάζεται το κύκλωμα ελέγχου που χρησιμοποιείται στην κάμερα KTP-79 και σας επιτρέπει να σταθεροποιήσετε το σήμα βίντεο όταν ο φωτισμός της μήτρας αλλάζει από 4 σε 20 lux.

Το κύκλωμα παράγει παλμούς τάσης με διάρκεια ανάλογα με το μέγεθος του σήματος βίντεο που φτάνει στην είσοδο του λειτουργικού ενισχυτή U1 από την έξοδο του ενισχυτή βίντεο. Χρησιμοποιώντας τον ανιχνευτή αιχμής VD1, VD2, C5, το σήμα βίντεο μετατρέπεται σε σταθερή τάση, η οποία τροφοδοτείται σε έναν ενισχυτή συνεχούς ρεύματος (λειτουργικός ενισχυτής U2). Η τάση εξόδου ελέγχεται από την αντίσταση R4, η οποία αλλάζει την ευαισθησία του κυκλώματος. Από την έξοδο του UPT, η τάση τροφοδοτείται στη μη αντιστρεπτική είσοδο του συγκριτή, που γίνεται στον λειτουργικό ενισχυτή U3. Η είσοδος αναστροφής του συγκριτή λαμβάνει μια τάση πριονωτή που παράγεται από μια γεννήτρια αναμονής συναρμολογημένη στα τρανζίστορ VT1 και VT2 και στον πυκνωτή C6 (το τρανζίστορ VT2 χρησιμεύει για τη σταθεροποίηση του ρεύματος φόρτισης του πυκνωτή προκειμένου να αυξηθεί η γραμμικότητα της τάσης του πριονιού). Η πριονωτή γεννήτρια τάσης ελέγχεται από κάθετους παλμούς απόσβεσης U1, όπως φαίνεται στο Σχ. 10,5, β. Τη χρονική στιγμή t1, συγκρίνονται δύο τάσεις U2 και U3 και ένα διπολικό σήμα ελέγχου U4 παράγεται στην έξοδο του συγκριτή, το οποίο στη συνέχεια περιορίζεται από τη δίοδο VD4 και μετατρέπεται σε μονοπολικό σήμα U5.

Στον αριθμό αυτόματες συσκευέςΟι συσκευές που χρησιμοποιούνται σε κάμερες εκπομπής PTU περιλαμβάνουν συσκευές αυτόματης εστίασης του φακού όταν αλλάζει η απόσταση από το επίπεδο παρατήρησης. Προφανώς, συνιστάται η χρήση αυτόματης εστίασης σε περιπτώσεις όπου το βάθος πεδίου του απεικονιζόμενου χώρου είναι ανεπαρκές, για παράδειγμα, όταν χρησιμοποιείτε φακούς μεγάλης εστιακής απόστασης. Το κριτήριο για την αποεστίαση είναι συνήθως πληροφορίες σχετικά με την ευκρίνεια ή τη λεπτομέρεια της εικόνας, η οποία στο σήμα βίντεο αντιστοιχεί στο επίπεδο των στοιχείων υψηλής συχνότητας του φάσματος. Για να λάβετε ένα σήμα ελέγχου (σήμα σφάλματος), οι καθορισμένες πληροφορίες πρέπει να είναι διαθέσιμες για τουλάχιστον δύο θέσεις φακού. Στο Σχ. Το σχήμα 10.6 δείχνει ένα μπλοκ διάγραμμα ενός συστήματος αυτόματης εστίασης στο οποίο η λεπτομέρεια μιας εικόνας πολλαπλών διαβαθμίσεων, που ορίζεται ως

όπου Uc είναι η τάση του σήματος βίντεο, Tk είναι ο χρόνος καρέ.

Η αρχή λειτουργίας του συστήματος βασίζεται στο γεγονός ότι όταν ο φακός είναι εστιασμένος, η λεπτομέρεια της εικόνας πρέπει να είναι μέγιστη. Το σήμα βίντεο από την έξοδο της κάμερας υπολογιστή τροφοδοτείται στον διαμορφωτή Ф, στον οποίο οι λειτουργίες διαφοροποίησης, ενίσχυσης και περιορισμού εκτελούνται σύμφωνα με ένα δεδομένο όριο. Τα σήματα παλμών που υπερβαίνουν το περιοριστικό όριο αποστέλλονται μέσω του διαιρέτη συχνότητας στους μετρητές C1 και C2. Ο διαιρέτης συχνότητας μειώνει τον αριθμό των παλμών τάσης σε μια τιμή που αντιστοιχεί στην χωρητικότητα των μετρητών. Οι μετρητές χρησιμοποιούνται για την άθροιση των παλμών και την αποθήκευση της τιμής Du. Ο μετρητής C1 αποθηκεύει τις τιμές λεπτομέρειας που αντιστοιχούν σε μια θέση φακού και ο μετρητής C2 αποθηκεύει τις τιμές λεπτομέρειας που αντιστοιχούν σε μια άλλη θέση. Για να αποκτήσετε τη δεύτερη τιμή, είναι απαραίτητο να μετακινήσετε τον φακό σε μια ορισμένη απόσταση, η οποία γίνεται με περιοδική αποστολή ενός ειδικού σήματος δοκιμής. Και οι δύο τιμές λεπτομέρειας συγκρίνονται μεταξύ τους στη συσκευή σύγκρισης CS και, ανάλογα με το πρόσημο του αποτελέσματος που προκύπτει, ο φακός κινείται είτε προς την ίδια κατεύθυνση είτε προς την αντίθετη κατεύθυνση χρησιμοποιώντας τον ενεργοποιητή CS.

Το μειονέκτημα της εξεταζόμενης συσκευής είναι η επιδείνωση των συνθηκών παρατήρησης κατά τις δοκιμαστικές κινήσεις του φακού. Επομένως, συνιστάται η παροχή ενός ξεχωριστού καναλιού αυτόματης εστίασης στον αισθητήρα τηλεόρασης, εάν είναι δυνατόν.

Εάν ο παρατηρητής ενδιαφέρεται για ένα ή περισσότερα συγκεκριμένα αντικείμενα, η απόσταση στα οποία μπορεί να αλλάξει ανεξάρτητα από τη γενική κατάσταση, μπορεί να χρησιμοποιηθεί μια μέθοδος αυτόματης εστίασης φακού που βασίζεται στη χρήση ενός παλμικού μετρητή απόστασης λέιζερ. Ένα λέιζερ ημιαγωγών χαμηλής ισχύος στέλνει μια δέσμη ακτίνων IR χαμηλής απόκλισης προς ένα αντικείμενο. Το ανακλώμενο σήμα λαμβάνεται από έναν φωτοανιχνευτή και οι λαμβανόμενες πληροφορίες, μετά την επεξεργασία, χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία ενός σήματος ελέγχου.

Η χρήση ενός μετρητή απόστασης παλμικού φωτός σε έναν αισθητήρα τηλεόρασης σε συνδυασμό με έναν διαφοροποιημένο φακό επιτρέπει ειδικές ρυθμίσεις που στοχεύουν στη διατήρηση μιας σταθερής κλίμακας εικόνας, π.χ. το μέγεθός του και η εφαρμογή μιας λειτουργίας επιτήρησης χωρίς εύρος ζώνης σε συστήματα τηλεόρασης χαμηλού καρέ και παλμού με συνεχή αλλαγή στην απόσταση από το αντικείμενο. Η διατήρηση της επιλεγμένης κλίμακας εικόνας βοηθά στην επίλυση των προβλημάτων ανίχνευσης, αναγνώρισης και ελέγχου των παραμέτρων διαφόρων αντικειμένων και είναι επίσης απαραίτητη κατά τη χρήση ενός τηλεοπτικού συστήματος για τη χαρτογράφηση της περιοχής, τη μέτρηση της περιοχής της πετρελαϊκής ρύπανσης στη θάλασσα και την επίλυση άλλων προβλήματα.

Στο Σχ. Το σχήμα 10.7 δείχνει ένα μπλοκ διάγραμμα μιας συσκευής ελέγχου φακού ζουμ, το οποίο καθιστά δυνατή τη διατήρηση μιας σταθερής κλίμακας εικόνας αλλάζοντας την εστιακή απόσταση, δηλ. γωνία θέασης του οπτικού συστήματος. Οι παλμοί εισόδου που προέρχονται από τον αποστασιόμετρο φωτός, το χρονικό διάστημα μεταξύ του οποίου είναι αρκετό για την απόσταση από το αντικείμενο, τροφοδοτούνται μέσω του διαμορφωτή FI στη σκανδάλη Τ. Στην έξοδο της σκανδάλης, σχηματίζεται ένας ορθογώνιος παλμός, ο οποίος στο CC Το κύκλωμα σύμπτωσης είναι γεμάτο με παλμούς ρολογιού που προέρχονται από τη γεννήτρια GI. Η προκύπτουσα έκρηξη παλμών στην έξοδο του κυκλώματος σύμπτωσης μετατρέπεται χρησιμοποιώντας έναν μετρητή SI σε δυαδικό κώδικα. Ο αριθμός των ψηφίων του μετρητή πρέπει να επιλεγεί ανάλογα με την απαιτούμενη ακρίβεια μετατροπής της απόστασης από το αντικείμενο σε δυαδικό κώδικα. Το ψηφιακό σήμα στη συνέχεια αποκωδικοποιείται σε DAC και ελέγχεται σε αναλογική μορφή μέσω ενός ενισχυτή. συσκευή οδήγησηςΦακός ζουμ PR VO.

Η χρήση διπλής μετατροπής στη συσκευή ελέγχου τύπου "αναλογικό σε κώδικα" και στη συνέχεια "κώδικας σε αναλογικό" επιτρέπει επαρκή με απλά μέσακαι με δεδομένη ακρίβεια προσαρμόστε την εστιακή απόσταση του φακού ζουμ σε ένα ευρύ φάσμα αλλαγών στις αποστάσεις από τον αισθητήρα τηλεόρασης έως το αντικείμενο παρατήρησης.

ΣΕΙΡΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΕΠΙΤΗΡΗΣΗΣ ATV ΣΤΗΝ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ

Η χρήση τηλεοπτικού εξοπλισμού για την παρακολούθηση αντικειμένων που βρίσκονται σε εξωτερικό χώρο απαιτεί να λαμβάνεται υπόψη η επίδραση της ατμόσφαιρας στο εύρος παρατήρησης. Κατά τον προσδιορισμό του εύρους παρατήρησης για μακρινά αντικείμενα, θα πρέπει να λαμβάνεται υπόψη ότι, πρώτον, η ενέργεια ακτινοβολίας εξασθενεί ατμοσφαιρικό περιβάλλονκαι, δεύτερον, η αντίθεση της εικόνας του αντικειμένου στην είσοδο του συστήματος μειώνεται. Η τελευταία περίσταση οφείλεται στην ιδιότητα σκέδασης της ατμόσφαιρας και, κατά κανόνα, καθορίζει το εύρος παρατήρησης h.

Η αντίθεση στην είσοδο του συστήματος παρατήρησης είναι ίση με

ή, αφού L0=Eс/р, Lн=Ew/р,

όπου K0 είναι η αντίθεση του αντικειμένου με το φόντο, L0 είναι η φωτεινότητα του αντικειμένου ή του φόντου ( υψηλότερη τιμή), Lн - φωτεινότητα του κορεσμένου στρώματος της ατμόσφαιρας (φωτεινότητα του ουρανού στον ορίζοντα), c - συντελεστής ανάκλασης του αντικειμένου ή του φόντου, w- - συντελεστής καιρού, e - δείκτης εξασθένησης της ροής ακτινοβολίας από ένα στρώμα της ατμόσφαιρας πάχους 1 km, E - φωτισμός του αντικειμένου και του φόντου.

Ο συντελεστής καιρού w είναι ο λόγος της φωτεινότητας Ln του ουρανού στον ορίζοντα προς τη φωτεινότητα μιας οριζόντιας απολύτως λευκής επιφάνειας που φωτίζεται από το σύνολο φως ημέρας. Ο συντελεστής του καιρού εξαρτάται από τις μετεωρολογικές συνθήκες και μπορεί να είναι είτε μικρότερος είτε μεγαλύτερος από ένα.

Από τη δεύτερη εξίσωση βρίσκεται το απαιτούμενο εύρος παρατήρησης:

Στο Σχ. Το σχήμα 10.8 δείχνει τα υπολογισμένα γραφήματα που αντιστοιχούν στην έκφραση (10.3).

2. ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΥΠΟΒΡΥΧΙΑΣ ΤΗΛΕΟΡΑΣΗΣ

Η υποβρύχια τηλεόραση χρησιμοποιείται ευρέως για διάφορες θαλάσσιες έρευνες. Αυτές περιλαμβάνουν την αναζήτηση βυθισμένων πλοίων και κάθε είδους αντικειμένων, την έρευνα του βυθού σε παράκτιες περιοχές, τη μελέτη υποθαλάσσιας χλωρίδας και πανίδας, την εξέταση υποθαλάσσιων κατασκευών υπό κατασκευή και λειτουργίας, συμπεριλαμβανομένων υδροηλεκτρικών φραγμάτων, τροχών υδραυλικών στροβίλων κ.λπ. Αυτά τα προβλήματα επιλύονται με τη βοήθεια ειδικών συστημάτων τηλεόρασης που βρίσκονται σε υποβρύχια και επιφανειακά σκάφη, σε βαθύσφαρες και βαθύσκαφες. Πρέπει να σημειωθεί ότι τα πρώτα πειράματα στη χρήση της τηλεόρασης για υποβρύχιες παρατηρήσεις πραγματοποιήθηκαν στην ΕΣΣΔ από τον καθηγητή. P.V. Shmakov το 1935.

ΥΔΡΟΟΠΤΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ

Οι υπάρχουσες αρχές για την κατασκευή συστημάτων υποβρύχιας τηλεόρασης βασίζονται στη συνεκτίμηση των οπτικών ιδιοτήτων του νερού, οι οποίες καθορίζουν μοναδικά το εύρος της όρασης κάτω από το νερό. Η διαφάνεια του νερού εξαρτάται από πολλούς παράγοντες, όπως το βάθος, την εποχή του χρόνου, την παρουσία πλαγκτού, τα ρεύματα κ.λπ.

Στην πράξη, η διαφάνεια του νερού συνήθως αξιολογείται μέγιστο βάθος, στον οποίο ένας τυπικός λευκός δίσκος με διάμετρο 30 cm, χαμηλωμένος κάθετα στην επιφάνεια της θάλασσας, αποδεικνύεται εξαιρετικά ορατός. Παρά την υποκειμενικότητα της μεθόδου, χρησιμοποιείται ευρέως στην ωκεανογραφική έρευνα. Τα κατά προσέγγιση δεδομένα σχετικά με τη διαφάνεια του νερού, μετρημένα με χρήση λευκού δίσκου, δίνονται παρακάτω.

Μέγιστο βάθος ορατότητας του λευκού δίσκου, m

Λευκή Θάλασσα................................................ 8

Βαλτική Θάλασσα.......................................... 13

Θάλασσα Μπαρέντσεβο...................................................... 18

Μαύρη Θάλασσα……………………………….. 25

Ινδικός Ωκεανός………………………….. 50

Ειρηνικός Ωκεανός…………………………….. 59

Θάλασσα των Σαργασσών………………………… 66

Ένα αντικειμενικό χαρακτηριστικό της διαφάνειας του νερού είναι ο συντελεστής διαφάνειας φ, που καθορίζεται από το νόμο του Bouguer:

όπου Cf και C0 είναι οι ροές φωτός που διέρχονται από το στρώμα x και οι ροές προσπίπτοντος φωτός, αντίστοιχα, το e είναι ο δείκτης της εξασθένησης του φωτός στο νερό.

Ο τύπος (10.4) ισχύει για ένα ομοιογενές μέσο. Για ένα ανομοιογενές μέσο, ​​ο συντελεστής εξασθένησης είναι συνάρτηση της απόστασης και μετά

όπου l είναι το συνολικό μήκος του στρώματος νερού.

Ο δείκτης εξασθένησης e είναι ίσος με το άθροισμα των συντελεστών απορρόφησης k και των δεικτών σκέδασης y, δηλ. . Λαμβάνοντας τον λογάριθμο της έκφρασης (10.4), παίρνουμε τον τύπο για τον δείκτη εξασθένησης, ln/m

όπου fp fr είναι οι συντελεστές διαφάνειας παρουσία απορρόφησης και σκέδασης φωτός στο νερό.

Υπάρχει ένας προσεγγιστικός εμπειρικός τύπος που καθιερώθηκε για το λευκό φως και σχετίζει τον δείκτη εξασθένησης με το βάθος ορατότητας του λευκού δίσκου zу, σε μέτρα:

Σε υδροοπτικούς υπολογισμούς, χρησιμοποιείται συχνά η έννοια του κατακόρυφου δείκτη εξασθένησης φυσικό φως g, που είναι πάντα μικρότερος από τον εκθέτη e: g = eP, όπου P είναι μια παράμετρος που εξαρτάται από το σχήμα του δείκτη σκέδασης και τη λεγόμενη πιθανότητα επιβίωσης του φωτονίου L. Ο δείκτης σκέδασης είναι το γράφημα της κατανομής των ακτίνων φωτός που είναι διάσπαρτες στο νερό κατά γωνίες. Το σχήμα 10.9 δείχνει παραδείγματα δεικτών σκέδασης κανονικοποιημένων σε μονάδα στο b = 90?, και τη φύση της αλλαγής στην κατεύθυνση φωτεινή ροή Ts0 αφού περάσει από ένα στρώμα νερού. Όπως φαίνεται από το σχήμα, οι δείκτες σκέδασης του νερού είναι επιμήκεις στο μπροστινό ημισφαίριο. Αυτή η περίσταση έχει ευεργετική επίδραση στον φωτισμό βαθύτερων στρωμάτων νερού, αφού οι διάσπαρτες ακτίνες δημιουργούν τον πρόσθετο φωτισμό τους.

Στο Σχ. Το σχήμα 10.10 δείχνει τις φασματικές καμπύλες του δείκτη εξασθένησης e, του δείκτη σκέδασης y και του δείκτη απορρόφησης k για την Κασπία Θάλασσα. Από το γράφημα e = f (l) προκύπτει ότι οι μπλε και οι πράσινες ακτίνες υφίστανται τη μικρότερη εξασθένηση του φωτός στο νερό. Το τμήμα μικρού μήκους κύματος του φάσματος υφίσταται μεγάλη εξασθένηση λόγω ισχυρής σκέδασης και το τμήμα μεγάλου μήκους κύματος λόγω ισχυρής απορρόφησης.

Οι έντονες ιδιότητες σκέδασης του νερού οδηγούν σε σημαντική εξασθένηση της αντίθεσης όταν η εικόνα μεταφέρεται από το επίπεδο του αντικειμένου στο επίπεδο του φωτομετατροπέα της τηλεοπτικής κάμερας εκπομπής. Η αντίθεση της εικόνας του αντικειμένου με το φόντο στην είσοδο του φωτομετατροπέα Kvh σχετίζεται με την πραγματική αντίθεση του αντικειμένου K0 από τη σχέση

όπου Ed είναι ο φωτισμός του φωτομετατροπέα που δημιουργείται από την ομίχλη σκέδασης, E0 είναι ο φωτισμός του φωτομετατροπέα από το αντικείμενο ή το φόντο (υψηλότερη τιμή).

Ο φωτισμός από την ομίχλη μπορεί να βρεθεί αθροίζοντας τις ροές προς τα πίσω που ανακλώνται από φωτισμένα στρώματα νερού με πάχος dz το καθένα και κατευθύνονται προς μια φωτοευαίσθητη επιφάνεια με εμβαδόν Sf:

όπου οι αποστάσεις z, h και h0 φαίνονται στο Σχ. 10.11.

Η συνάρτηση ολοκλήρωσης μπορεί να αναχθεί στη μορφή

όπου x(p) είναι η τιμή του δείκτη σκέδασης προς την κατεύθυνση p ("πίσω"), sob και D είναι η μετάδοση και η διάμετρος της κόρης εισόδου του φακού, x είναι το τμήμα που φαίνεται στο Σχ. 10.11.

Φωτισμός του στρώματος dz που βρίσκεται σε απόσταση z από τον φακό:

όπου I0 είναι η φωτεινή ένταση της φωτεινής πηγής στην αξονική διεύθυνση, lz = z/cosш είναι η αξονική απόσταση από την πηγή στο στρώμα dz.

Οι τύποι υπολογισμού που ελήφθησαν με βάση τις εκφράσεις (10.5)-(10.7) δίνονται στο Κεφάλαιο 11.

Από τον τύπο (10.7) προκύπτει ότι ο φωτισμός Ed εξαρτάται όχι μόνο από τις ιδιότητες σκέδασης του νερού, αλλά και από τη σχετική θέση της πηγής φωτισμού του αντικειμένου και της κάμερας εκπομπής με φακό O (Εικ. 10.11). Για να μειωθεί η επίδραση της ομίχλης, είναι απαραίτητο να μειωθεί η περιοχή τομής του οπτικού πεδίου του φακού και το σχέδιο ακτινοβολίας της πηγής φωτισμού I (αυτή η περιοχή είναι σκιασμένη στο Σχ. 10.11). Συνιστάται η πηγή φωτός να βρίσκεται σε απόσταση όχι πιο κοντά από 2-3 μέτρα από την κάμερα. Στο Σχ. Το 10.12 δείχνει γραφήματα που χαρακτηρίζουν την εξάρτηση των τιμών Ed. και Kin από την απόσταση μεταξύ της κάμερας και της πηγής φωτός β.

Όταν παρατηρείτε ένα αντικείμενο με φόντο τη θάλασσα, η αντίθεση K0 μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας τον τύπο

όπου r0 είναι ο συντελεστής φωτεινότητας του αντικειμένου, rm -: ο συντελεστής φωτεινότητας της θάλασσας, rm = 0,02-0,05.

Ο συντελεστής φωτεινότητας της θάλασσας νοείται ως ο λόγος της φωτεινότητας της διάχυτης ακτινοβολίας που προέρχεται από το πάχος της θάλασσας ακριβώς κάτω από την επιφάνειά της σε μια δεδομένη γωνία προς τη φωτεινότητα μιας ιδανικής λευκής ματ επιφάνειας που φωτίζεται από φυσικό φως.

Σημαντική επιρροή υδάτινο περιβάλλονγια να αλλάξετε την κλίμακα της εικόνας που μεταδίδεται από το υποβρύχιο σύστημα τηλεόρασης. Αυτό το φαινόμενο εξηγείται από τη διαφορά στους δείκτες διάθλασης του νερού n1 = 1,33 και του αέρα n3 = 1. Εάν ο θάλαμος εκπομπής τοποθετηθεί σε μια σφαίρα λουτρού εξοπλισμένη με μια επίπεδη θυρίδα, τότε σύμφωνα με το Σχ. 10.13 θα ισχύουν οι παρακάτω σχέσεις

όπου n2 είναι ο δείκτης διάθλασης του τζαμιού του παραθύρου.

Από αυτό προκύπτει ότι η γωνία q1 θα είναι μικρότερη από τη γωνία q3, δηλ. Η γωνία θέασης μιας κάμερας εκπομπής τοποθετημένης στο νερό αποδεικνύεται μικρότερη από τη γωνία θέασης της ίδιας κάμερας που βρίσκεται στον αέρα. Αυτή η περίσταση οδηγεί σε αύξηση της κλίμακας της μεταδιδόμενης εικόνας (Εικ. 10.14). Η αλλαγή στη γωνία θέασης της κάμερας εκπομπής θα εξαρτηθεί από την απόλυτη τιμή της στον αέρα. Αν, για παράδειγμα, 2ts3 = 62; (τύπος φακού Yu-12), τότε για νερό 2 c1 = 44,6?, δηλαδή, το γωνιακό οπτικό πεδίο της κάμερας μειώνεται κατά 1,38 φορές.

Σε περιπτώσεις όπου η μείωση του οπτικού πεδίου είναι ανεπιθύμητη, συνιστάται η χρήση σφαιρικού φωτιστικού. Σε αυτή την περίπτωση, το οπτικό κέντρο του φακού πρέπει να είναι ακριβώς ευθυγραμμισμένο με το κέντρο της ακτίνας καμπυλότητας της σφαίρας, γεγονός που παρουσιάζει ορισμένες τεχνολογικές δυσκολίες. Εάν και τα δύο κέντρα δεν συμπίπτουν, εμφανίζονται πρόσθετες παραμορφώσεις, οι οποίες είναι ιδιαίτερα σημαντικές για ακτίνες που προσπίπτουν σε μεγάλες γωνίες.

ΑΡΧΕΣ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΥΠΟΒΑΛΙΑΣ ΤΗΛΕΟΡΑΣΗΣ

Στις περισσότερες περιπτώσεις, ένα σύστημα υποβρύχιας τηλεόρασης θα πρέπει να παρέχει το μέγιστο δυνατό εύρος παρατήρησης (με εξαίρεση ορισμένα συστήματα επιτήρησης για υδραυλικές κατασκευές και ορισμένα άλλα). Από την εξέταση των υδρο-οπτικών χαρακτηριστικών προκύπτει ότι για να αυξηθεί το εύρος μετάδοσης είναι απαραίτητο να χρησιμοποιηθούν ισχυρές πηγές φωτισμού του αντικειμένου, που εκπέμπουν φωτεινή ενέργεια στο πράσινο-μπλε τμήμα του φάσματος, καθώς και την παροχή ειδικών μέτρων για να μειώσει την επίδραση της σκέδασης ομίχλης στην αντίθεση της μεταδιδόμενης εικόνας. Η εκπλήρωση αυτών των προϋποθέσεων διευκολύνεται σε μεγάλο βαθμό από τη χρήση τεχνολογίας λέιζερ.

Υπάρχουν δύο βασικές αρχές για την κατασκευή συστημάτων τηλεόρασης λέιζερ: η αρχή της σάρωσης ακτίνα λέηζερστον χώρο των αντικειμένων και την αρχή της χωρικής πύλης. Η αρχή της σάρωσης μιας δέσμης λέιζερ εφαρμόζεται σε ένα σύστημα «ταξιδεύουσας δέσμης», στο οποίο το ανακλώμενο σήμα λαμβάνεται από έναν φωτοανιχνευτή ενός στοιχείου, συνήθως έναν φωτοπολλαπλασιαστή. Το μέγεθος του στοιχείου αποσύνθεσης θα καθοριστεί από τη γωνία αρχικής απόκλισης της δέσμης λέιζερ και η γωνία θέασης από τη γωνία του οπτικού πεδίου του φωτοανιχνευτή. Υπάρχουν συστήματα στα οποία το στενό οπτικό πεδίο του φωτοανιχνευτή σαρώνεται σε συνδυασμό με τη σάρωση της δέσμης λέιζερ. Το μέγεθος του στοιχείου θα είναι παρόμοιο με το προηγούμενο και η γωνία θέασης θα είναι ίση με τη γωνία σάρωσης.

Η ουσία της χωρικής πύλης είναι να επιλέξετε μια περιοχή χώρου που ενδιαφέρει τον παρατηρητή φωτίζοντάς την με παλμούς φωτός, η διάρκεια της οποίας επιλέγεται από τις συνθήκες

όπου Δh είναι το βάθος της περιφραγμένης περιοχής του χώρου, c0 είναι η ταχύτητα του φωτός, h είναι η απόσταση από την περιφραγμένη περιοχή, tz είναι η διάρκεια του παλμού του κλείστρου.

Η εφαρμογή της μεθόδου χωρικής πύλης πραγματοποιείται με κλείδωμα του πολυστοιχειακού φωτομετατροπέα του συστήματος για όλη την ώρα, εκτός από το χρόνο άμεσης έκθεσης του παλμού φωτός που ανακλάται από μια δεδομένη περιοχή του χώρου στο φωτοευαίσθητο στοιχείο. Σε αυτήν την περίπτωση, η επίδραση της θολότητας σκέδασης στη συσκευή αποθήκευσης φωτομετατροπέα μειώνεται με το χρόνο έκθεσης και η αντίθεση της εικόνας εισόδου αυξάνεται.

Στο Σχ. Το σχήμα 10.15 δείχνει ένα μπλοκ διάγραμμα ενός συστήματος παλμικής τηλεόρασης λέιζερ που λειτουργεί με την αρχή της χωρικής πύλης, σύμφωνα με το οποίο το παρατηρούμενο αντικείμενο φωτίζεται από μια ροή φωτός που εκπέμπεται από ένα λέιζερ από την πλευρά του καθρέφτη 1. Ταυτόχρονα, ένα φως Ο παλμός από την πλευρά του καθρέφτη 2 δημιουργεί, χρησιμοποιώντας μια κεφαλή φωτογραφίας, έναν ηλεκτρικό παλμό που ενεργοποιεί μετά το σχηματισμό ρυθμιζόμενο κύκλωμα καθυστέρησης. Καθυστέρηση για χρόνο ίσο με 2h/C0, το σήμα παλμού, με τη σειρά του, ενεργοποιεί την ηλεκτρο-οπτική συσκευή σχηματισμού παλμών πύλης, με τη βοήθεια της οποίας ρυθμίζεται η διαδικασία συσσώρευσης στον σωλήνα εκπομπής του PT ή του CCD. Η συχνότητα των παλμών φωτός λέιζερ συγχρονίζεται με τον ρυθμό καρέ.

Για συστήματα παλμικής τηλεόρασης λέιζερ, μπορούν να χρησιμοποιηθούν δύο τύποι λέιζερ πράσινου-μπλε - αερίου και στερεάς κατάστασης. Τα λέιζερ αερίου που βασίζονται σε αδρανή αέρια έχουν υψηλό ρυθμό επανάληψης, φθάνοντας πολλές χιλιάδες παλμούς ανά δευτερόλεπτο, αλλά σχετικά χαμηλή ισχύ παλμού (έως αρκετές δεκάδες kW) και χαμηλή απόδοση. Τα πιο ευρέως χρησιμοποιούμενα λέιζερ είναι γυαλί εμποτισμένο με νεοδύμιο. Αυτά τα λέιζερ παράγουν παλμούς φωτός με διάρκεια περίπου 10-20 ns με ρυθμό επανάληψης έως 50-60 παλμούς ανά δευτερόλεπτο. Το μήκος κύματος της εκπεμπόμενης ενέργειας είναι l = 1,06 microns, η ισχύς παλμού είναι έως 20 MW ή περισσότερο. Για να ληφθεί ένα μήκος κύματος l = 0,53 μm, αυτοί οι παλμοί εφαρμόζονται σε μονοκρυστάλλους νιοβικού λιθίου ή διόξινο φωσφορικό κάλιο, που παίζουν το ρόλο του διπλασιαστή συχνότητας. Η ισχύς παλμού μετά τον διπλασιασμό της συχνότητας ακτινοβολίας (δεύτερη αρμονική ισχύς) μειώνεται στα 1-2 MW.

Σημαντικό ρόλο στα υπό εξέταση συστήματα παίζει η διάρκεια του παλμού της πύλης (strobe) tg. Η μεγαλύτερη απόδοση του συστήματος επιτυγχάνεται εάν αυτός ο παλμός συμπίπτει σε διάρκεια με τον εκπεμπόμενο παλμό φωτός te. που μετά την επιστροφή εκθέτει τον φωτομετατροπέα. Στην περίπτωση tз > te, η επίδραση της σκέδασης θολότητας αυξάνεται, οδηγώντας σε μείωση της αντίθεσης της εικόνας εισόδου. Αν tз< tэ, то часть энергии отраженного импульса будет расходоваться бесполезно, т. е. не участвовать в образовании зарядового рельефа на накопителе фотопреобразователя.

3. ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΤΗΛΕΟΡΑΣΗΣ ΑΕΡΟΣΚΑΦΩΝ

Στα τηλεοπτικά συστήματα αεροσκάφος(LA) περιλαμβάνουν συστήματα που βρίσκονται σε αεροπλάνα, ελικόπτερα, τεχνητούς δορυφόρους της Γης (AES) και οχήματα βαθέων διαστημάτων. Οι λειτουργίες που εκτελούνται από τέτοια συστήματα είναι εξαιρετικά διαφορετικές. Η χρήση της τηλεόρασης σε ατμοσφαιρικά αεροσκάφη συνήθως επιδιώκει τους στόχους της παρατήρησης της επιφάνειας της γης ή της θάλασσας, της αναζήτησης, της ανίχνευσης και της μέτρησης ορισμένων παραμέτρων μεμονωμένων αντικειμένων ή της φωτογράφισης περιοχών της περιοχής. Ο εξοπλισμός διαστημικής τηλεόρασης έχει γίνει ευρέως διαδεδομένος, καλύπτοντας τους ακόλουθους τομείς εφαρμογής:

διαστημική επικοινωνία μέσω βίντεο (cosmovision),

επιστημονική έρευνα αντικειμένων στο διάστημα,

παρατήρηση της νεφοκάλυψης της Γης και μελέτη της φυσικοί πόροι,

παρακολούθηση μέσω βίντεο της λειτουργίας των συστημάτων διαστημικών σκαφών και έλεγχος των διαστημικών σκαφών.

Η διαστημική επικοινωνία μέσω βίντεο περιλαμβάνει την ανταλλαγή οπτικών πληροφοριών μεταξύ επανδρωμένων διαστημικών σκαφών από τη μία πλευρά και μεταξύ διαστημικών σκαφών και της Γης από την άλλη.

Συστήματα επιστημονικής έρευνας και μετεωρολογικά συστήματα χρησιμοποιούνται για τη συλλογή και μετάδοση τηλεοπτικών πληροφοριών από κοντινές και μακρινές περιοχές του διαστήματος στη Γη. Οι φορείς αυτού του εξοπλισμού είναι δορυφόροι και οχήματα βαθέων διαστημάτων που δεν μεταφέρουν ανθρώπους. Η επιστημονική εξερεύνηση του διαστήματος ξεκίνησε το 1959 με τον σταθμό Luna-3, με τη βοήθεια του οποίου ήταν δυνατή η λήψη εικόνων από την μακρινή πλευρά της Σελήνης. Από το 1965 ξεκίνησαν οι τηλεοπτικές μελέτες του Άρη και της Αφροδίτης. Το 1986, τα τηλεοπτικά γυρίσματα του κομήτη του Halley πραγματοποιήθηκαν ως μέρος του διεθνούς έργου Vega.

Τα διαστημικά προγράμματα για την εξερεύνηση των φυσικών πόρων της Γης έχουν γίνει ευρέως διαδεδομένα. Για τους σκοπούς αυτούς, χρησιμοποιούνται δορυφόροι όπως οι σταθμοί Meteor-Nature, Kosmos, Salyut και Mir και συσκευές της σειράς American Landset. Τα προβλήματα που επιλύονται στο πλαίσιο αυτών των προγραμμάτων ομαδοποιούνται σε τέσσερις τομείς: ωκεανολογία, υδρολογία, γεωλογία, δασοκομία και γεωργία. Να εκτελέσει διάφορα συγκεκριμένα καθήκονταπαρατήρηση και φωτομετρικές μετρήσεις, ο φασματοζωνικός τηλεοπτικός εξοπλισμός χρησιμοποιείται ευρέως, γεγονός που καθιστά δυνατή τη λήψη πληροφοριών σχετικά με αντικείμενα χαμηλής αντίθεσης σε διάφορες περιοχέςφασματική περιοχή ακτινοβολίας.

Τα συστήματα τηλεμετρίας βίντεο έχουν γίνει απαραίτητα, με τη βοήθεια των οποίων παρακολουθείται η εργασία διάφορα συστήματα ΔΙΑΣΤΗΜΟΠΛΟΙΟκαι τον έλεγχο της πτήσης του. Στην τελευταία περίπτωση, με τη βοήθεια της τηλεόρασης, καθορίζονται αυτόματα οι συντεταγμένες του πλοίου, εκτελούνται η προσγείωση και οι ελιγμοί του.

Ξεχωριστή θέση κατέχει η αναμετάδοση τηλεοπτικών προγραμμάτων εκπομπής και εξυπηρέτησης με χρήση δορυφορικών ρελέ. Σε αυτή την περίπτωση, η αναμετάδοση μπορεί να πραγματοποιηθεί κατά μήκος της αλυσίδας Γη - Διάστημα - Γη, Διάστημα - Διάστημα - Γη και άλλους τρόπους.

Το εύρος χρήσης των τηλεοπτικών συστημάτων αεροσκαφών, ειδικά σε επιστημονική έρευνα, προκαθορίζει τη διαφορά στις αρχές κατασκευής του εξοπλισμού και των χαρακτηριστικών του. Έτσι, τα συστήματα που έχουν σχεδιαστεί για τη μελέτη της Σελήνης πρέπει να μεταδίδουν πληροφορίες κατά το φωτισμό της επιφάνειάς της από 135 χιλιάδες lux σε 0,75 lux και αντιθέσεις μεμονωμένων αντικειμένων από 0,01 έως? 1. Τα συστήματα για την προβολή της επιφάνειας της γης υπόκεινται σε χαμηλότερες απαιτήσεις για το εύρος του δυναμικού εύρους της εκπεμπόμενης φωτεινότητας, αλλά η ανάγκη για παρατήρηση σε πραγματικό χρόνο είναι ιδιαίτερης σημασίας.

Για ατομικό τεχνικά χαρακτηριστικάΤα συστήματα τηλεόρασης αεροσκαφών μπορούν να χωριστούν στις ακόλουθες ομάδες:

με ηλεκτρονικές και οπτικο-μηχανικές σαρώσεις.

με συσκευές αποθήκευσης ηλεκτρονικών φιλμ και φωτογραφικών ταινιών·

χωρίς συσσώρευση ενέργειας, με συσσώρευση γραμμής και προσωπικού.

παθητικό και ενεργητικό.

με ταυτόχρονες και χρονικά διαχωρισμένες διαδικασίες συσσώρευσης και ανάγνωσης πληροφοριών.

ευρυζωνικά και στενοζωνικά συστήματα·

κλειστό και ανοιχτό (με γραμμή ραδιοεπικοινωνίας).

Τα συστήματα ηλεκτρονικής τηλεόρασης περιλαμβάνουν όλα τα συστήματα με σωλήνες εκπομπής και φωτομετατροπείς στερεάς κατάστασης, που λειτουργούν τόσο με όσο και χωρίς αποθήκευση ενέργειας. Τα συστήματα με οπτικο-μηχανική σάρωση είναι κατασκευασμένα είτε με βάση την αρχή της σάρωσης μιας δέσμης λέιζερ στο χώρο των αντικειμένων (συστήματα ταξιδιού δέσμης), είτε με την αρχή της μηχανικής σάρωσης μιας εικόνας χρησιμοποιώντας τύμπανα καθρέφτη, περιστρεφόμενα πρίσματα κ.λπ. Οι οπτικο-μηχανικές σαρώσεις ανήκουν στην κατηγορία των «αργών» σαρώσεων και χρησιμοποιούνται κυρίως σε συστήματα στενής ζώνης.

Στα συστήματα αποθήκευσης ενέργειας, χρησιμοποιούνται τόσο συσκευές αποθήκευσης φιλμ ηλεκτρονίων, που χρησιμοποιούνται σε σωλήνες μετάδοσης και φωτομετατροπείς στερεάς κατάστασης, όσο και συσκευές αποθήκευσης φωτογραφικών φιλμ. Τα τελευταία χρησιμοποιούνται σε συστήματα φωτοτηλεόρασης, στα οποία η εικόνα ενός αντικειμένου καταγράφεται πρώτα σε φωτογραφικό φιλμ και στη συνέχεια, μετά την επεξεργασία του, διαβάζεται μηχανικά ή ηλεκτρονικά και μετατρέπεται σε σήμα βίντεο.

Με βάση το χρόνο συσσώρευσης ενέργειας, τα συστήματα χωρίζονται σε συστήματα χωρίς συσσώρευση ενέργειας (διατομέας, με laser ή οπτικο-μηχανική σάρωση), με συσσώρευση γραμμής και πλαισίου. Η αποθήκευση ενέργειας γραμμής χρησιμοποιείται σε συστήματα σάρωσης μονής γραμμής. Η κάθετη σάρωση σε αυτή την περίπτωση πραγματοποιείται λόγω της μεταφορικής κίνησης του αεροσκάφους.

Τα συστήματα τηλεόρασης αεροσκαφών, όπως και κάθε άλλο οπτικο-ηλεκτρονικό σύστημα, χωρίζονται σε ενεργητικά και παθητικά, δηλ. χρησιμοποιώντας τεχνητό φωτισμό του αντικειμένου. Προφανώς, ο οπίσθιος φωτισμός μπορεί να χρησιμοποιηθεί μόνο σε σχετικά μικρές αποστάσεις, χαρακτηριστικό μόνο των ατμοσφαιρικών αεροσκαφών.

Τα συμβατικά τηλεοπτικά συστήματα που χρησιμοποιούνται στη μετάδοση και την εφαρμοσμένη τηλεόραση λειτουργούν με τρόπο όπου η διαδικασία έκθεσης μιας εικόνας σε μια φωτοευαίσθητη επιφάνεια και η διαδικασία εναλλαγής στόχου, συνοδευόμενη από το σχηματισμό σήματος βίντεο, συμβαίνουν ταυτόχρονα. Ωστόσο, σε συστήματα μικρού κάδρου, παλμικής τηλεόρασης και φωτοτηλεόρασης, αυτές οι διεργασίες αποδεικνύονται ότι διαχωρίζονται χρονικά: πρώτα, το στοιχείο αποθήκευσης του φωτομετατροπέα εκτίθεται (σε ​​παλμικά συστήματα - βραχυπρόθεσμα, σε άλλες περιπτώσεις - οποιαδήποτε), στη συνέχεια οι πληροφορίες διαβάζονται από τη μνήμη και, τέλος, εάν είναι απαραίτητο, το υπολειπόμενο δυναμικό διαγράφεται ανακούφιση για να προετοιμαστεί η μονάδα δίσκου για έναν νέο κύκλο λειτουργίας.

Όλα τα τηλεοπτικά συστήματα αεροσκαφών χωρίζονται συμβατικά σε στενής ζώνης και ευρυζωνικότητας και το όριο μεταξύ τους ορίζεται σε μέγιστη συχνότητα σήματος βίντεο 100 kHz. Τα ευρυζωνικά συστήματα χρησιμοποιούνται κυρίως για την παρατήρηση της επιφάνειας της γης και της νεφοκάλυψης της από αεροσκάφη και δορυφόρους με τροχιές έως 10 km. Τα συστήματα τηλεόρασης στενής ζώνης χρησιμοποιούνται για τη μετάδοση πληροφοριών από το βαθύ διάστημα και η μείωση της ζώνης συχνοτήτων με περιορισμένη ισχύ πομπού καθιστά δυνατή την αύξηση της εμβέλειας του συστήματος κατά χιλιάδες φορές.

Τα περισσότερα τηλεοπτικά συστήματα αεροσκαφών είναι ανοιχτού τύπου, δηλ. χρησιμεύουν για τη μετάδοση πληροφοριών μέσω ενός ραδιοφωνικού καναλιού. Ωστόσο, σε αεροσκάφη και διαστημόπλοια, μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν. κλειστά συστήματα, εκτελώντας βοηθητικές λειτουργίες που διευκολύνουν τη διαχείριση του φορέα και τη συλλογή επιστημονικών πληροφοριών.

ΤΗΛΕΟΠΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΧΑΜΗΛΟΥ ΚΑΡΕ

Τα συστήματα τηλεόρασης χαμηλού κάδρου έχουν γίνει ευρέως διαδεδομένα ως μέσο παρατήρησης της επιφάνειας της γης από το διάστημα και τα ατμοσφαιρικά αεροσκάφη. Τα συστήματα χαμηλού καρέ χρησιμοποιούνται επίσης σε βιντεοτηλέφωνα και τεχνικά συστήματα όρασης. Για να κατανοήσετε τα πλεονεκτήματα της μεθόδου μετάδοσης εικόνας με μικρό καρέ, θυμηθείτε ότι ένα συμβατικό σύστημα πολλαπλών καρέ έχει τεράστια απόδοση: με 5.105 στοιχεία εικόνας και 10 διαβαθμίσεις φωτεινότητας που μπορεί να λάβει κάθε στοιχείο, η ποσότητα πληροφοριών που μεταδίδεται σε 0,04 δευτερόλεπτα ( ο χρόνος ενός πλαισίου) είναι N = 5 πόρτες 105log210 μονάδες Ένας τέτοιος όγκος πληροφοριών, που δεν μπορεί να γίνει αντιληπτός από τον οπτικό αναλυτή σε τόσο σύντομο χρονικό διάστημα, καθώς το οπτικό εύρος ζώνης είναι εκατοντάδες χιλιάδες φορές μικρότερο, μεταδίδεται μόνο για να δημιουργήσει την ψευδαίσθηση της συνεχούς κίνησης των παρατηρούμενων αντικειμένων και να εξαλείψει το τρεμόπαιγμα των αναπαραγόμενων εικόνων. Εάν εγκαταλείψετε αυτές τις απαιτήσεις, μπορείτε να μειώσετε σημαντικά τον χρόνο μετάδοσης πλαισίου αυξάνοντας διακίνησησυστήματα, μειώνοντας το εύρος ζώνης των συχνοτήτων που μεταδίδονται από τη διαδρομή βίντεο και ραδιοφώνου και ταυτόχρονα αυξάνοντας την θόρυβο του συστήματος. Σε αυτή την περίπτωση, η σύνδεση συσχέτισης μεταξύ πλαισίων, η οποία είναι ισχυρή σε συστήματα πολλαπλών πλαισίων, εξαλείφεται.

Έτσι, η ουσία της μεθόδου χαμηλού καρέ είναι η συσσώρευση και μετάδοση μόνο εκείνων των εικόνων που διαφέρουν σημαντικά ως προς το σημασιολογικό περιεχόμενο. Ένα παράδειγμα μετάδοσης εικόνας σε σύστημα χαμηλού καρέ απεικονίζεται στο Σχ. 10.16. Ένας προοδευτικά κινούμενος φορέας (αεροπλάνο, ελικόπτερο) σαρώνει την επιφάνεια της γης σε διαδοχικά τοποθετημένα τμήματα, η τιμή των οποίων στην κατεύθυνση κίνησης είναι l=VT, όπου V είναι η ταχύτητα του φορέα, T είναι η περίοδος έκθεσης του φωτομετατροπέα, ίσο με το χρόνο μετάδοσης ενός καρέ. Ο χρόνος έκθεσης του φωτομετατροπέα επιλέγεται έτσι ώστε το θάμπωμα υψηλής ταχύτητας της εικόνας, το οποίο υποβαθμίζει την ποιότητά της, να μην υπερβαίνει ορισμένα προκαθορισμένα όρια. Έτσι, για μια δεδομένη περιοχή σύλληψης της παρατηρούμενης επιφάνειας, ο ρυθμός καρέ θα πρέπει να καθορίζεται μοναδικά από την ταχύτητα του φορέα. Η αναπαραγωγή των μεταδιδόμενων εικόνων πραγματοποιείται σε κινοσκόπιο με μακρά μεταλάμψη ή με χρήση ειδικής συσκευής μνήμης.

Για να διασφαλιστεί η απρόσκοπτη λειτουργία του υπό εξέταση συστήματος, είναι βολικό να χρησιμοποιείτε φακό ζουμ. Σε περίπτωση αλλαγής του ύψους πτήσης h (Εικ. 10.16), για να διατηρηθεί σταθερή η τιμή l, είναι απαραίτητο να αλλάξει η εστιακή απόσταση του φακού ζουμ f; σύμφωνα με τον τύπο f?=dh/l, όπου d είναι το μέγεθος της φωτοευαίσθητης επιφάνειας του φωτομετατροπέα. Αυτή η ρύθμιση πραγματοποιείται αυτόματα χρησιμοποιώντας μια τάση ελέγχου που σχετίζεται με την μεταβαλλόμενη απόσταση h.

Εάν, εκτός από το ύψος, μπορεί να αλλάξει και η ταχύτητα πτήσης του αερομεταφορέα, τότε για να διατηρηθεί ένα σταθερό μέγεθος της παρατηρούμενης επιφάνειας l, είναι απαραίτητο να καταφύγουμε στην αλλαγή της συχνότητας έκθεσης του φωτομετατροπέα Fe, αφού l = V/ Fe.

Αυτόματη προσαρμογή των τιμών f; και Fe, πραγματοποιείται με τη χρήση ειδικής μονάδας ελέγχου, ο αλγόριθμος λειτουργίας της οποίας εξαρτάται από την ικανότητα ομαλά ή διακριτικής αλλαγής της συχνότητας έκθεσης. Εάν τα όρια για την αλλαγή της συχνότητας έκθεσης είναι περιορισμένα, κάτι που είναι χαρακτηριστικό για πολλά ενεργά συστήματα, και η ταχύτητα V γίνει υπερβολική, τότε για να διασφαλιστεί η λειτουργία παρατήρησης χωρίς παράβλεψη, είναι απαραίτητο να αυξηθεί το μέγεθος της περιοχής l, με ταυτόχρονη μείωση την κλίμακα της εικόνας. Προφανώς, αυτή η λειτουργία πραγματοποιείται με μείωση της εστιακής απόστασης f?.

Από τα παραπάνω προκύπτει ότι ένα σύστημα χαμηλού καρέ ανήκει στην κατηγορία των συστημάτων στενής ζώνης με συσσώρευση καρέ-καρέ και διαχωρισμένες διαδικασίες εγγραφής και ανάγνωσης πληροφοριών, δηλ. συσσώρευση και εναλλαγή δυναμικού ανακούφισης στον σωλήνα εκπομπής. Για την υλοποίηση αυτού του τρόπου λειτουργίας, χρησιμοποιούνται ειδικά εικονίδια που είναι ικανά να συγκρατούν την ανακούφιση φόρτισης για όλο το χρόνο της εναλλαγής, των CCD και μήτρας.

Η μέθοδος μετάδοσης εικόνας σε χαμηλό καρέ εφαρμόστηκε για τη λήψη εικόνων της Σελήνης και του Άρη, καθώς και της νεφοκάλυψης της Γης. Στο Σχ. Το σχήμα 10.17 δείχνει ένα μπλοκ διάγραμμα τηλεοπτικού εξοπλισμού που είναι εγκατεστημένος σε μετεωρολογικούς δορυφόρους του συστήματος Meteor. Το σύστημα, που έχει σχεδιαστεί για να καταγράφει την κάλυψη νεφών στη φωτισμένη πλευρά της Γης, χρησιμοποιεί δύο κάμερες εκπομπής σε vidicons με μνήμη, διασφαλίζοντας ότι το σύστημα λειτουργεί σε λειτουργία χαμηλού καρέ. Ο πλήρης κύκλος λειτουργίας του σωλήνα εκπομπής είναι 60 s: ο χρόνος έκθεσης είναι 0,025-0,04 s, ο χρόνος ανάγνωσης πληροφοριών είναι 10 s και ο χρόνος προετοιμασίας (διαγραφή του υπολειπόμενου δυναμικού ανακούφισης) είναι 50 s. Η ζώνη συχνοτήτων της διαδρομής βίντεο είναι 15 kHz, το εύρος έκθεσης εργασίας είναι 0,6-8 lx s.

Και οι δύο κάμερες είναι εξοπλισμένες με φακούς με εστιακή απόσταση 16 mm και λόγο διαφράγματος 1:3. Οι οπτικοί άξονες των καμερών έχουν κλίση μεταξύ τους υπό γωνία 19°, γεγονός που διασφαλίζει ότι το σύστημα καλύπτει μια γωνία θέασης 76° συνολικά. Για την επέκταση του δυναμικού εύρους της μεταδιδόμενης φωτεινότητας, ρυθμίζεται το διάφραγμα κάθε φακού. Αυτή η λειτουργία εκτελείται κατόπιν εντολής από τη Γη ή από μια ειδική μονάδα ελέγχου λογισμικού που σχετίζεται με τον αισθητήρα θέσης Ήλιου. Η μονάδα ελέγχου έχει επίσης σχεδιαστεί για τη συλλογή τηλεμετρικών πληροφοριών σχετικά με την κατάσταση όλων των κύριων μπλοκ τηλεοπτικού εξοπλισμού. Αυτές οι πληροφορίες στη συνέχεια καταγράφονται σε ένα μαγνητόφωνο και μεταδίδονται στη Γη ταυτόχρονα με το σήμα βίντεο.

Τα σήματα βίντεο από την έξοδο των καμερών εκπομπής εισέρχονται μέσω ενός διακόπτη σε έναν γραμμικό ενισχυτή, όπου τα σήματα υπηρεσίας αναμειγνύονται, συμπεριλαμβανομένων κωδικών μηνυμάτων για τον αριθμό κάθε ζεύγους εικόνων, κενού και συγχρονισμού παλμών. Δεδομένου ότι οι πληροφορίες μεταδίδονται στη Γη μόνο όταν ο δορυφόρος βρίσκεται στη ζώνη άμεσης ραδιοορατότητας, ο εξοπλισμός περιλαμβάνει μια συσκευή εγγραφής βίντεο (video recorder) που ελέγχεται από μια μονάδα λογισμικού. Για να μειωθεί ο χρόνος συνεδρίας επικοινωνίας, η ανάγνωση πληροφοριών από μια μαγνητική ταινία είναι τέσσερις φορές ταχύτερη από τη γραφή. Το σήμα ανάγνωσης παρέχεται στη συσκευή διαμόρφωσης για διόρθωση συχνότητας και στη συνέχεια σε πομπό 15 W. Οι εικόνες που λαμβάνονται στο σημείο εδάφους φωτογραφίζονται από την οθόνη της συσκευής παρακολούθησης βίντεο. Η ανάλυση του τηλεοπτικού εξοπλισμού επιτρέπει σε κάποιον να διακρίνει περιοχές στη Γη με μέγεθος 1,2 km.

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ PHOTOTV

Κατά τη μετάδοση σημάτων μεμονωμένων εικόνων από αεροσκάφη, έχουν γίνει ευρέως διαδεδομένα συστήματα φωτο-τηλεόρασης που αποτελούνται από φωτογραφική κάμερα, αυτόματη συσκευή επεξεργασίας φιλμ και συσκευή σάρωσης εικόνας. Οι υπόλοιπες συσκευές που σχετίζονται με την παραγωγή σήματος και τη μετάδοσή του στο έδαφος είναι παρόμοιες με αυτές που περιλαμβάνονται στο σύστημα χαμηλού πλαισίου. Το πλεονέκτημα ενός φωτο-τηλεοπτικού συστήματος είναι η υψηλή ευκρίνεια των εικόνων που προκύπτουν λόγω υψηλή ποιότηταφωτογραφικές ταινίες.

Μετά την έκθεση και χημική επεξεργασίατα φωτογραφικά φιλμ, οι μεμονωμένες εικόνες μετακινούνται στο παράθυρο του πλαισίου χρησιμοποιώντας έναν μηχανισμό διάνοιξης 3 (Εικ. 10.18) και σαρώνονται ταυτόχρονα με τη μέθοδο της «διαδρομής δέσμης». Όταν το φιλμ προωθείται συνεχώς, η σάρωση πραγματοποιείται σε μία γραμμή (σάρωση μίας γραμμής), που σχηματίζεται στην οθόνη ενός μικρού μεγέθους κινοσκόπιου προβολής 1. Ένα φωτεινό σημείο διαμέσου του φακού 2 φωτίζει το φιλμ. Η διαμορφωμένη ροή φωτός συλλέγεται από τον συμπυκνωτή 4 και χτυπά τη φωτοκάθοδο του PMT.

Η ανάλυση ενός φωτο-τηλεοπτικού συστήματος θα καθοριστεί από την ποιότητα του φωτογραφικού φιλμ και το μέγεθος του φωτεινού σημείου ανάλυσης. Το πλάτος του φάσματος του σήματος βίντεο εξαρτάται από την ταχύτητα προώθησης του φιλμ και τη διάρκεια της γραμμής, και οι δύο παράμετροι πρέπει να συντονίζονται μεταξύ τους έτσι ώστε να μην υπάρχουν επικαλυπτόμενες γραμμές ή κενά μεταξύ τους.

Κατά τη λήψη εδάφους από αεροσκάφος, η εικόνα στο φιλμ γίνεται θολή, γεγονός που οδηγεί σε υποβάθμιση της ποιότητας της μεταδιδόμενης εικόνας. Η μείωση αυτού του φαινομένου επιτυγχάνεται με τη μείωση του χρόνου έκθεσης του φιλμ, γεγονός που αυξάνει ταυτόχρονα την απαίτηση για φωτισμό του αντικειμένου παρατήρησης. Όταν κάνετε υπολογισμούς, λάβετε υπόψη το φαινόμενο του θολώματος υψηλής ταχύτητας στην ποιότητα της μεταδιδόμενης εικόνας και επιλέξτε βέλτιστο χρόνοΗ έκθεση μπορεί να βασίζεται σε αναλογία με μια ηλεκτρονική συσκευή αποθήκευσης φιλμ, όπως φαίνεται στην ενότητα 10.4.

ΦΑΣΜΑΤΟΖΩΝΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

Τα φασματοζωνικά συστήματα χρησιμοποιούνται για την ταυτόχρονη λήψη πληροφοριών σχετικά με την κατανομή της ροής ακτινοβολίας σε δύο ή περισσότερες ζώνες (περιοχές) του εύρους φασματικών κυμάτων. Από αυτή την άποψη, ένα συμβατικό σύστημα τηλεόρασης θα πρέπει να ταξινομηθεί ως σύστημα «μονοζωνικής». Τα φασματοζωνικά τηλεοπτικά συστήματα (SZTS) χρησιμοποιούνται ευρέως στη διαστημική τηλεόραση για την επίλυση εργασιών παρατήρησης (ανίχνευσης και αναγνώρισης διάφορων αντικειμένων στη γη και τους ωκεανούς του κόσμου) και μέτρησης. Η χρήση οπτικού φασματικού φιλτραρίσματος στο SZTS καθιστά δυνατή την αύξηση της αντίθεσης των εικόνων εισόδου επιλεγμένων αντικειμένων.

Η άμεση ενεργειακή αντίθεση της εικόνας κάθε επιλεγμένου αντικειμένου σε σχέση με το περιβάλλον φόντο στην είσοδο του φωτομετατροπέα για μία ζώνη είναι ίση με

όπου Wф και Wо είναι οι ενέργειες ακτινοβολίας στην είσοδο του φωτομετατροπέα από το φόντο και το αντικείμενο, αντίστοιχα, ανά ένα στοιχείο εικόνας.

Οι ενεργειακές τιμές στη γενική περίπτωση εκφράζονται από τις σχέσεις

όπου CL max είναι η μέγιστη φασματική πυκνότητα ροής ακτινοβολίας, W/μm. Тк - διάρκεια πλαισίου. sfl και с0л - συντελεστές φασματικής ανάκλασης του φόντου και του αντικειμένου, αντίστοιχα. fl - φασματική μετάδοση της ατμόσφαιρας. fl0 - φασματική μετάδοση του φακού. Slz είναι η φασματική ευαισθησία της ζώνης μετάδοσης του οπτικού φίλτρου.

Όλα τα φασματικά χαρακτηριστικά που βρίσκονται κάτω από τα ολοκληρώματα είναι σχετικά, δηλ. στο μέγιστο μειωμένο σε ενότητα.

Έτσι, οι τιμές των ενεργειών εισόδου από επιλεγμένες περιοχές της εικόνας της επιφάνειας παρατήρησης, καθεμία από τις οποίες χαρακτηρίζεται από τη δική της αντίθεση, θα εξαρτηθούν από τη φασματική ευαισθησία των ζωνών μετάδοσης. Η επιλογή περιοχών εργασίας παρατήρησης C3TS είναι μια σημαντική και σύνθετη εργασία που στοχεύει στη μεγιστοποίηση των αντιθέσεων εισόδου των επιλεγμένων αντικειμένων. Στην περίπτωση αυτή, πρέπει να ληφθούν υπόψη το σχήμα και το πλάτος των χαρακτηριστικών φασματικής ευαισθησίας κάθε ζώνης και η θέση της στο εύρος φασματικών κυμάτων. Ο αριθμός των ζωνών αντιστοιχεί στον αριθμό των επιλεγμένων περιοχών της παρατηρούμενης εικόνας και είναι συνήθως ίσος με τον αριθμό των φωτομετατροπέων στο τηλεοπτικό σύστημα. Σε αυτή την περίπτωση, όλα τα σήματα επεξεργάζονται ταυτόχρονα και το αποτέλεσμα προκύπτει σε πραγματικό χρόνο. Εάν η ταχύτητα του συστήματος είναι χαμηλή, μπορείτε να περιοριστείτε σε έναν φωτομετατροπέα με ένα αντικαταστάσιμο σύνολο φίλτρων. Σε αυτή την περίπτωση, η ταυτόχρονη επεξεργασία σήματος απαιτεί την εισαγωγή μιας ειδικής συσκευής μνήμης στο σύστημα.

Το SZTS του τεχνητού δορυφόρου της Γης "Landset-1" περιλαμβάνει τρεις κάμερες, οι οπτικοί άξονες των οποίων είναι τοποθετημένοι με τέτοιο τρόπο ώστε το ίδιο τμήμα της επιφάνειας της γης να προβάλλεται ταυτόχρονα στους στόχους όλων των vidicon. Οι κάμερες λειτουργούν στις ακόλουθες φασματικές ζώνες: 475 - 575 nm, 580 - 680 nm, 690 - 830 nm. Με πλάτος της παρατηρούμενης περιοχής 180 km, η ανάλυση στην επιφάνεια της γης είναι 50 - 100 m.

4. ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΤΗΛΕΟΡΑΣΗΣ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΑΡΑΚΟΛΟΥΘΗΣΗ ΓΡΗΓΟΡΩΝ ΚΙΝΟΥΜΕΝΩΝ ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΩΝ ΚΑΙ ΓΡΗΓΟΡΩΝ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΩΝ

Οι τομείς εφαρμογής του τηλεοπτικού εξοπλισμού είναι εξαιρετικά διαφορετικοί. Ωστόσο, παρά την ποικιλία των εφαρμογών και των μεθόδων κατασκευής, στις περισσότερες περιπτώσεις προορίζεται η μετάδοση εικόνων αντικειμένων των οποίων οι παράμετροι, συμπεριλαμβανομένης της θέσης τους στο χώρο, αλλάζουν σχετικά αργά με την πάροδο του χρόνου. Σε κάθε περίπτωση, η ταχύτητα αλλαγής τους είναι συνήθως πολύ μικρότερη από την ταχύτητα απόκτησης πληροφοριών, η οποία καθορίζεται τόσο στον κινηματογράφο όσο και στην τηλεόραση από τον ρυθμό καρέ.

Η επέκταση των δυνατοτήτων και του πεδίου εφαρμογής της τηλεόρασης στη βιομηχανία, τις μεταφορές και την επιστημονική έρευνα οδηγεί συχνά στην ανάγκη λήψης πληροφοριών βίντεο από διάφορους τύπους ταχέως κινούμενων αντικειμένων και για διαδικασίες γρήγορης ροής. Ένα παράδειγμα είναι η παρατήρηση, χρησιμοποιώντας στροβοσκόπιους τηλεόρασης, προπέλες πλοίων και αεροσκαφών, τροχούς στροβίλου και διάφορα περιστρεφόμενα ή δονούμενα μέρη μηχανών και μηχανισμών. Το έργο της αυτόματης καταχώρησης αριθμών είναι επείγον Οχημα(αυτοκίνητα, σιδηροδρομικά βαγόνιακ.λπ.) κατά τη μετακίνησή τους. Στην επιστημονική έρευνα, χρησιμοποιείται η τηλεοπτική εγγραφή ιχνών πυρηνικών σωματιδίων και διεργασιών που συμβαίνουν στο πλάσμα. Έχουν δημιουργηθεί εγκαταστάσεις που επιτρέπουν όχι μόνο την παρατήρηση γρήγορων διεργασιών σε θαλάμους σπινθήρα, αλλά και τη μέτρηση των συντεταγμένων μεμονωμένων σωματιδίων.

Παρόμοια έγγραφα

Συσκευές και συστήματα τηλεόρασης. Αρχές πλεγμένης σάρωσης. Απαιτήσεις για μπλοκ διαγράμματα ασπρόμαυρων τηλεοράσεων. Λειτουργικές αλληλεπιδράσεις καναλιών και μπλοκ μιας τηλεόρασης τρανζίστορ. Κατασκευή συμβατών συστημάτων έγχρωμης τηλεόρασης.

περίληψη, προστέθηκε 24/08/2015


Σχεδιασμός οικιακού δικτύου διανομής τηλεοπτικών σημάτων για κτίριο κατοικιών. Μπλοκ διάγραμμα ψηφιακού συστήματος μετάδοσης σημάτων εικόνας και ήχου. Βασικές παράμετροι του καλωδίου SNR RG11-M-Cu. Προδιαγραφές ενισχυτή.

δοκιμή, προστέθηκε στις 18/09/2012


Κύρια στοιχεία του SCTV: λήψη Κεραίες τηλεόρασηςκαι ενισχυτές, κεφαλές, μετατροπείς. Δομή συστήματος καλωδιακή τηλεόραση, απαιτήσεις για κυκλώματα. Βασικές μέθοδοι ενημέρωσης ανατροφοδότηση. Κατανομή συχνότητας σήματος.

περίληψη, προστέθηκε 18/03/2011


Η ιστορία της εφεύρεσης της τηλεόρασης - μια από τις μεγαλύτερες τεχνικές εφευρέσεις του 20ου αιώνα. Αρχές μετάδοσης εικόνας σε απόσταση με ραδιοηλεκτρονικά μέσα. Μουσειακά αντίγραφα τηλεοράσεων. Γενικευμένο μπλοκ διάγραμμα ενός τηλεοπτικού συστήματος.

παρουσίαση, προστέθηκε 11/12/2014


Ο σκοπός του τηλεοπτικού συστήματος είναι να σχηματίσει μια εικόνα της μεταδιδόμενης σκηνής, που προορίζεται για την ανθρώπινη αντίληψη. Παροχή σήματος από την έξοδο της συσκευής επεξεργασίας και ενίσχυσης στον αναλυτή. Σχηματισμός οπτική εικόνα, στοιχεία διαχωρισμού δοκών.

περίληψη, προστέθηκε 07/12/2010


Στάδια δημιουργίας ενός τηλεοπτικού συστήματος 24 ωρών: αξιολόγηση της λειτουργίας μεταφοράς από άκρο σε άκρο του συστήματος, εύρος σήματος, ανάπτυξη του σχεδιασμού των κύριων εξαρτημάτων του προϊόντος, κατασκευή μιας πλάκας πυκνού κενού και ενός ηλεκτρονίου- οπτικός μετατροπέας.

διατριβή, προστέθηκε 24/11/2010


Υπάρχουν δύο κύριες ομάδες συστημάτων τηλεόρασης ακτίνων Χ (RTS): για ακτινοσκόπηση και για ακτινογραφία. Μπλοκ διάγραμμα αναλογικού RTS, συσκευή ηλεκτρονιο-οπτικού μετατροπέα. Σχηματισμός τηλεοπτικού ράστερ, δομικό διάγραμμα καναλιού βίντεο.

δοκιμή, προστέθηκε στις 13/01/2011


Σχεδιασμός πομπού τηλεοπτικού ραδιοφωνικού σταθμού με ξεχωριστή ενίσχυση σημάτων ήχου (διαμόρφωση συχνότητας) και σημάτων βίντεο του συστήματος SECAM D/K. Προσδιορισμός του αριθμού των σταδίων ενίσχυσης, επιλογή επιλογής πλεονασμού για αδιάλειπτη λειτουργία.

εργασία μαθήματος, προστέθηκε 25/06/2015


Επιλογές ρυθμιζόμενο σύστημα, συνάρτηση μεταφοράς και πλάτους-συχνότητας, γράφημα διαδικασία μετάβασης. Κατασκευή του λογαριθμικού χαρακτηριστικού του συστήματος αυτόματου ελέγχου. Σύνθεση παράλληλης διορθωτικής μονάδας και συσκευής λογισμικού.

εργασία μαθήματος, προστέθηκε 20/10/2013


Χαρακτηριστικά των ηλεκτρικών σχηματικό διάγραμμαπομπό τηλεοπτικού συστήματος. Αρχή λειτουργίας του αποδιαμορφωτή. Δείκτες και χαρακτηριστικά πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος. Ισχύς εξόδου των διαδρομών εικόνας και ήχου. Αυτόματη ρύθμιση επιπέδου ισχύος.

Οι τηλεοράσεις εκπομπής χαρακτηρίζονται από τυποποίηση των παραμέτρων αποσύνθεσης, των σημάτων, των τύπων διαμόρφωσης, των περιοχών συχνοτήτων μετάδοσης και της παρουσίας ήχου. Τα τηλεοπτικά προγράμματα δημιουργούνται από τηλεοπτικά κέντρα.

Οι τηλεοπτικές εκπομπές χρησιμοποιούν δύο φέρουσες συχνότητες. Σύμφωνα με το GOST 7845-79 για τις κύριες παραμέτρους ενός τηλεοπτικού συστήματος εκπομπής, μία από αυτές - η συχνότητα φορέα εικόνας - διαμορφώνεται πλάτος από ένα πλήρες έγχρωμο τηλεοπτικό σήμα, με το ελάχιστο πλάτος φορέα να αντιστοιχεί στο επίπεδο λευκού και το μέγιστο στο επίπεδο του σήματος

συγχρονισμός Σε αυτή την περίπτωση, ο παλμικός θόρυβος είναι λιγότερο αισθητός, καθώς εμφανίζεται στην εικόνα κυρίως με τη μορφή σκοτεινών κουκκίδων. Η ατρωσία θορύβου του συγχρονισμού αυξάνεται, κατά τη μετάδοση των σημάτων που εκπέμπουν μέγιστη ισχύς. Το χαρακτηριστικό διαμόρφωσης του πομπού χρησιμοποιείται πληρέστερα, καθώς επιτρέπεται η χρήση των μη γραμμικών τμημάτων του κατά τη μετάδοση σημάτων συγχρονισμού. Η φέρουσα συχνότητα του ήχου διαμορφώνεται σε συχνότητα από το ηχητικό σήμα

Διαχωρισμός των συχνοτήτων φορέα ήχου και εικόνας σε διαφορετικές χώρεςδιαφορετικός. Είναι 6,5 MHz σε χώρες μέλη του Διεθνούς Οργανισμού Ραδιοτηλεόρασης και Τηλεόρασης, συμπεριλαμβανομένης της ΕΣΣΔ. 4,5 MHz - in Αμερικανικό πρότυπο; 5,5 MHz - σε ορισμένες χώρες Δυτική Ευρώπηκαι 6,0 MHz - στην Αγγλία. Ο φορέας εικόνας είναι χαμηλότερη σε συχνότητα από τον φορέα ήχου.

Επί του παρόντος, η ΕΣΣΔ χρησιμοποιεί 12 κανάλια ραδιοσυχνοτήτων στην περιοχή μήκους κύματος του μετρητή (48,5-230 MHz) και αναπτύσσονται κανάλια ραδιοσυχνοτήτων στην περιοχή δεκατόμετρων (470-790 MHz). Λόγω της μερικής καταστολής των συχνοτήτων της χαμηλότερης πλευρικής ζώνης του σήματος ραδιοεικόνας, σε κάθε κανάλι εκχωρείται μια ζώνη συχνοτήτων 8 MHz. Υπάρχουν βασικά δύο πρότυπα σάρωσης τηλεόρασης που χρησιμοποιούνται στον κόσμο: ευρωπαϊκές 625 γραμμές με 25 καρέ ανά δευτερόλεπτο και αμερικανικές 525 γραμμές με 30 καρέ ανά δευτερόλεπτο. Χρησιμοποιείται πλεγμένη αποσύνθεση με δύο πεδία ανά πλαίσιο και μορφή πλαισίου 4/3.

Τρία συστήματα έγχρωμης τηλεόρασης έχουν τυποποιηθεί για τηλεοπτικές εκπομπές: NTSC, SECAM και PAL. Το σύστημα NTSC αναπτύχθηκε στις Η.Π.Α. Το πρότυπό του υιοθετήθηκε το 1953 και στη συνέχεια χρησιμοποιήθηκε στην Ιαπωνία, τον Καναδά και άλλες χώρες της αμερικανικής ηπείρου. Ως αποτέλεσμα μεταγενέστερης έρευνας, η Σοβιετική - Γαλλικό σύστημαΤο SECAM, που υιοθετήθηκε για μετάδοση στην ΕΣΣΔ, στη Γαλλία, στις περισσότερες σοσιαλιστικές χώρες και σε ορισμένες χώρες της Βόρειας Αφρικής, και στο δυτικογερμανικό σύστημα PAL, που χρησιμοποιείται σε ορισμένες χώρες της Δυτικής Ευρώπης. Η τακτική έγχρωμη μετάδοση μέσω συστημάτων SECAM και PAL ξεκίνησε το 1967.

Σε όλα τα συστήματα πληροφορίες χρώματοςμεταδίδεται σε έναν υποφορέα που βρίσκεται στο τμήμα υψηλής συχνότητας του φάσματος σήματος φωτεινότητας. Τα συστήματα διαφέρουν μεταξύ τους ως προς τις μεθόδους διαμόρφωσης του υποφορέα χρώματος, τον τύπο των σημάτων διαφοράς χρώματος και τη σειρά μετάδοσής τους.

Στα συστήματα NTSC και PAL, κάθε γραμμή μεταδίδει δύο σήματα διαφοράς χρώματος (για παράδειγμα, ) διαμορφώνοντας ταυτόχρονα την ίδια συχνότητα υποφορέα σε δύο ισορροπημένους διαμορφωτές. Ο υποφορέας χρώματος τροφοδοτείται στους διαμορφωτές με μετατόπιση φάσης 90°, δηλαδή σε τετραγωνισμό. Αυτή η μέθοδος διπλής διαμόρφωσης ονομάζεται τετραγωνική διαμόρφωση. Προκύπτουσα ταλάντευση

που προκύπτει από την προσθήκη δύο ισορροπημένων διαμορφωμένων ταλαντώσεων στο τετράγωνο αποδεικνύεται ότι διαμορφώνεται σε πλάτος και φάση.Έτσι, η διαμόρφωση τετραγωνισμού είναι μια διαμόρφωση πλάτους-φάσης, όπου το πλάτος μεταφέρει πληροφορίες για τον κορεσμό χρώματος και η φάση - για το χρώμα του τόνος. Ο διαχωρισμός του σήματος στην πλευρά λήψης επιτυγχάνεται με σύγχρονη ανίχνευση.

Τα σήματα E χρησιμοποιούνται ως σήματα χρωματικής διαφοράς στο σύστημα NTSC και στο σύστημα PAL - [βλ. (3.46) και (3.43)]. Ένα χαρακτηριστικό γνώρισμα του συστήματος PAL, το οποίο βελτιώνει την απόδοσή του σε σύγκριση με το σύστημα NTSC, είναι η εναλλαγή φάσης του υποφέροντος χρώματος στο κανάλι σήματος διαφοράς κόκκινου χρώματος από γραμμή σε γραμμή κατά ±90°.

Στο σύστημα SECAM, τα σήματα δεν μεταδίδονται ταυτόχρονα. Εναλλάσσονται από γραμμή σε γραμμή, διαμορφώνοντας τον φορέα χρώματος στη συχνότητα. Για να βελτιωθούν τα χαρακτηριστικά του συστήματος, εισάγεται προέμφαση πλάτους του χρωματικού σήματος.

Στον εξοπλισμό των τηλεοπτικών κέντρων που χρησιμοποιούν διαφορετικά είδηπηγές τηλεοπτικών σημάτων: ιδιώτες εκπομπής, προβολείς φιλμ, διαφανειών και epi, γεννήτριες ηλεκτρονικών πινάκων δοκιμών με αντίστοιχα κανάλια ενίσχυσης και επεξεργασίας σήματος. Η διαδικασία επεξεργασίας ξεκινά στο θάλαμο εκπομπής και συνεχίζεται στο κανάλι του θαλάμου. Περιλαμβάνει διόρθωση της εξασθένησης των στοιχείων σήματος υψηλής συχνότητας στο καλώδιο της κάμερας, παραμόρφωση διαφράγματος και ανομοιομορφία σήματος σε όλο το πεδίο εικόνας που εισάγουν τα φωτοβολταϊκά, καθώς και τα χαρακτηριστικά πλάτους του συστήματος, στερέωση της στάθμης μαύρου στο σήμα και ανάμειξη παλμών απόσβεσης αντίστροφα εγκεφαλικά επεισόδιασαρώσεις σε κινοσκόπιο.

Κάθε κανάλι ενός συστήματος εκπομπής έγχρωμης τηλεόρασης τελειώνει με έναν κωδικοποιητή και σχηματίζει ένα πλήρες χρώμα τηλεοπτικό σήμα. Αυτή η αρχή παραγωγής ενός σήματος καθιστά δυνατό τον καθολικό έλεγχο του σήματος λειτουργίας εξόδου, το οποίο χωρίς πρόσθετη επεξεργασίαμπορεί να παρέχεται από ραδιοπομπό.