Тепловізійна камера

Тепловізійна камера, яка містить оптичний блок на базі інфрачервоного об'єктива та оптикоподільного вузла, через перший та другий обтюратори оптично зв'язаний з мішенями, ВІДПОВІДНО, першого та другого піровщиконів, виходи яких з'єднані з входами, ВІДПОВІДНО, першого та другого відеопідсилювачів, виходи яких з'єднані, ВІДПОВІДНО, з першим та другим відеовходами комутатора, перший та другий виходи якого з'єднані, ВІДПОВІДНО, з прямим та інверсним входами операційного підсилювача, а синхровхід - з виходом синхрогенератора та синхровходами видошукача і блока керування розгорткою, перший та третій виходи якого з'єднані з фокусуючо-вщхильними системами та керуючими електродами, ВІДПОВІДНО, першого та другого піровщиконів, а другий - з входом двигуна, механічно зв'язаного з обома обтюраторами, яка відрізняється тим, що у неї додатково введено процесор покадрової обробки, що складається з аналого-цифрового перетворювача, пам'яті кадру, суматора та цифро-аналогового перетворювача, вихід якого є виходом процесора покадрової обробки, з'єднаного з відеовходом видошукача, а вхід з'єднаний з виходом суматора, перший вхід якого з'єднаний з виходом пам'яті кадру, а другий - з входом пам'яті кадру та виходом аналого-цифрового перетворювача, відеовхід та синхровхід якого є ВІДПОВІДНИМИ входами процесора покадрової обробки, з'єднаними з виходами, ВІДПОВІДНО, операційного підсилювача та син хрогенератора ео Корисна модель відноситься до електрозвязку, зокрема, техніки телевізійних систем перетворення інфрачервоного випромінювання в електричний сигнал, і може бути використаний у тепловізійних системах неруйнівного контролю на базі піровідикона Найближчим за технічною суттю до корисної моделі, що пропонується, є тепловізійна камера [Патент України №66607 А, Бюл №5, 2004р ], яка містить оптично зв'язані оптичний блок на базі інфрачервоного об'єктиву та оптико-подільчого вузла, два модулятори інфрачервоного випромінення (обтюратори) і два піровідикона, обладнані фокусуюче-відхильними системами, а також двигун, механічно зв'язаний з обтюраторами, два відеопідсилювача, входи яких з єднані з виходами ВІДПОВІДНИХ піровщиконів, а виходи - з ВІДПОВІДНИ МИ відеовходами комутатора, виходи якого з'єднані, ВІДПОВІДНО, з прямим та інверсним входами операційного підсилювача, і видошукач, синхровхід якого з єднаний з виходом синхрогенератора та синхровходами комутатора та блока керування розгорткою, виходи якого з'єднані з двигуном та керуючими електродами і фокусуюче-відхильними системами піровщиконів Однак відомому пристрою притаманна недостатня якість формованого ним тепловізійного зображення, що зумовлене практичною неможливістю забезпечення симетричності таких електричних та фізичних параметрів обох піровщиконів, як, зокрема, струм променя, величина відгуку та мікродефекти мішені, тощо Зазначені чинники можуть призвести до виникнення різниці між формованими п'єдесталами, що, у свою чергу, призведе до появи різнополярної складової у формованому різницевому сигналі, а відтак до покадрової зміни фонової складової тепловізійного зображення, тобто його миготіння, яке істотно ускладнює роботу оператора В основу корисної моделі поставлено завдання вдосконалення тепловізійної камери шляхом виключення впливу залишкової фонової складової на формоване тепловізійне зображення, що покращить його якість і позитивно вплине на роботу оператора Поставлена задача вирішується тим, що в тепловізійну камеру, яка містить оптичний блок на 00 00 00 10888 базі інфрачервоного об'єктиву та оптикоподільчого вузла, через перший та другий обтюратори оптично зв'язаний з мішенями, ВІДПОВІДНО, першого та другого піровідиконів, виходи яких з'єднані з входами, ВІДПОВІДНО, першого та другого відеопщсилювачів, виходи яких з'єднані, ВІДПОВІДНО, з першим та другим вщеовходами комутатора, перший та другий виходи якого з'єднані, ВІДПОВІДНО, з прямим та інверсним входами операційного підсилювача, а синхровхід - з виходом синхрогенератора та синхровходами видошукача і блока керування розгорткою, перший та третій виходи якого з'єднані з фокусуюче-відхильними системами та керуючими електродами, ВІДПОВІДНО, першого та другого піровідиконів, а другий - з входом двигуна, механічно зв'язаного з обома обтюраторами, згідно з корисною моделлю, введено процесор покадрової обробки у складі аналогоцифрового перетворювача, пам'яті кадра, суматора та цифро-аналогового перетворювача, вихід якого є виходом процесора покадрової обробки, з'єднаного з відеовходом видошукача, а вхід з'єднаний з виходом суматора, перший вхід якого з'єднаний з виходом пам'яті кадра, а другий - з входом пам'яті кадра та виходом аналогоцифрового перетворювача, відеовхщ та синхровхід якого є ВІДПОВІДНИМИ входами процесора покадрової обробки, з'єднаними з виходами, ВІДПОВІДНО, операційного підсилювача та синхрогенератора Введення процесора покадрової обробки у складі аналого-цифрового перетворювача, пам'яті кадра, суматора та цифро-аналогового перетворювача дозволяє усунути вплив різнополярності фонової складової і тим самим позбавитись миготіння формованого тепловізійного зображення, а відтак істотно підвищити його якість На фіг 1 зображено структурну схему пропонованого пристрою, на фіг 2 - часові діаграми формування вщеосигналів Пристрій складається з оптичного блоку 1 на базі інфрачервоного об'єктиву 2 та оптикоподільчого вузла 3, першого 4 та другого 5 обтюраторів, першого 6 та другого 7 піровідиконів із своїми, ВІДПОВІДНО, мішенями 8, 9, фокусуючевідхильними системами 10, 11 та керуючими електродами 12, 13, першого 14 та другого 15 відеопщсилювачів, комутатора 16, операційного підсилювача 17, синхрогенератора 18, двигуна 19, блока 20 керування розгорткою, видошукача 21 та процесора 22 покадрової обробки у складі аналогоцифрового перетворювача (АЦП) 23, пам'яті 24 кадра, суматора 25 і цифро-аналогового перетворювача (ЦАП) 26 У оптичному блоці 1 інфрачервоний об'єктив 2 оптично звязаний з оптикоподільчим вузлом 3, який через перший 4 та другий 5 обтюратори оптично зв'язаний з мішенями 8, 9, ВІДПОВІДНО, першого 6 та другого 7 піровідиконів, виходи яких з'єднані з входами, ВІДПОВІДНО, першого 14 та другого 15 відеопщсилювачів, виходи яких з'єднані, відповідно, з першим та другим відеовходами комутатора 16, перший та другий виходи якого з'єднані, ВІДПОВІДНО, З прямим та інверсним входами операційного підсилювача 17, а синхровхід - з виходом синхрогенератора 18 і синхро входами блока 20 керування розгорткою, видошукача 21 і АЦП 23, при цьому перший та третій виходи блока 20 керування розгорткою з'єднані з фокусуюче-відхильними системами 10, 11 та керуючими електродами 12, 13, ВІДПОВІДНО, першого 6 та другого 7 піровідиконів, а другий - з входом двигуна 19, механічно зв'язаного з обтюраторами 4, 5, вихід операційного підсилювача 17 з'єднаний з відеовходом АЦП 23, вихід якого з'єднаний з входом памяті 24 кадра, вихід якого з'єднаний з першим входом суматора 25, другий вхід якого з'єднаний з виходом пам'яті 24 кадра, а вихід - з входом ЦАП 26, вихід якого з'єднаний з відеовходом видошукача 21 Тепловізійна камера працює наступним чином Інфрачервоне випромінення досліджуваного об'єкту через інфрачервоний об'єктив 2 надходить на оптико-подільчий вузол 3 оптичного блоку 1, де поділяється на два потоки, які через обтюратори 4, 5 надходять на мішені 8, 9 піровідиконів 6, 7 Синхрогенератор 18 забезпечує загальну синхронізацію роботи камери Модуляцію інфрачервоного випромінення, розгортку на мішенях піровідиконів та зчитування з них потенціального рельєфу забезпечує блок 20 керування розгорткою, сигнали з якого надходять на мішені 8, 9, фокусуюче-вщхильні системи 10, 11 та керуючі електроди 12, 13 піровідиконів 6, 7, а також на двигун 19, який через механічний привід здійснює обертання обтюраторів Тривалість періоду обтюрації Т т може складати Tm=2Tf при Tf=TnxK+T3xK, де Tf - тривалість періоду кадра розгортки, Тпхк, Тзхк - тривалість, ВІДПОВІДНО, прямого та зворотного ходу кадра розгортки Протягом Т т на виході відеотдсилювача 14, на вхід якого надходять сигнали з виходу першого піровідикона 6, формуються рівні п'єдесталу Рі+~Рі та корисного сигналу S+=-S , де індексами "+", "-" позначені сигнали, що формуються при, ВІДПОВІДНО, відкритому та закритому обтюраторі 4 (фіг 2а) Сигнали на виході відеотдсилювача 15 формуються аналогічно, але завдяки протифазній роботі обтюраторів 4, 5 його корисні сигнали мають полярність, протилежну корисним сигналам, які в цей час формує відеопщсилювач 14 Сигнали ж п'єдесталу та завади U3 зберігають свою полярність незалежно від фази обтюрації (фіг 26) ВИХІДНІ сигнали відеопщсилювачів 14, 15 через комутатор 16 надходять на ВІДПОВІДНИЙ (прямий чи інверсний) вхід операційного підсилювача 17, який формує результуючий сигнал Ui=(P++S++U3)-(P +S +U3)~2S+, у якому корисна складова є однополярною та більшою приблизно удвічі, а складові п'єдесталу та завад взаємокомпенсовані Але такий сигнал може бути сформований лише за умови забезпечення симетричності електричних та фізичних параметрів обох піровідиконів, що при практичній реалізації є важкоздійсненним або взагалі неможливим Тому рівні п'єдесталів обох піровідиконів можуть дещо відрізнятись один від одного (щодо ж різниці між рівнями корисних сигналів, то, оскільки рівні п'єдесталів у кілька разів більші за них, то нею припустимо знехтувати) Нехай, наприклад, у якийсь момент часу рівень п'єдесталу другого піровідикона 15 складає Р2+=Рі+- Р Тоді у першій фазі обтюрації 10888 (перший обтюратор 4 відкритий, другий 5 - закритий) результуючий сигнал операційного підсилювача 17 складе Un=(P + i+S + )-(Pi-AP)+S 3 )= ; 2S + +AP, а у другій - UZIF(P+I-AP)+S+)-(P i+S)=2S + -AP (фіг 2в) Відтак наявність різнополярної складової у вихідному сигналі операційного підсилювача 17 може призвести до миготіння зображення на екрані видошукача 21 Для усунення цього ефекта слугує процесор 22 покадрової обробки, де вихідний сигнал операційного підсилювача 17 після оцифровки у АЦП 23 запам'ятовується у пам'яті 24 кадра (При цьому АЦП 23 має бути налаштований на сприйняття цього сигналу у всьому його діапазоні, тобто відносно осі t1) Сигнал з виходу АЦП 23 та затриманий відносно нього на час Tf сигнал з виходу пам'яті 24 (фіг 2г) надходять на суматор 25, тобто процесор 22 виконує операцію UI=UII+UIII«(2S++AP)+(2S+-AP)«4S+, позбуваю чись тим самим впливу різнополярної складової ±АР (фіг 2д) Сигнал з виходу суматора 25 через ЦАП 26 надходить на видошукач 21, який з отриманого результуючого сигналу формує тепловізійне зображення Складання вщеосигналів, отриманих у першій та другій фазах обтюрації, дозволяє вилучити з відеосигналу зумовлену несиметричністю електричних та фізичних параметрів двох піровідиконів різнополярну складову, яка могла б призвести до миготіння тепловізійного зображення на екрані видошукача Таким чином, додаткове введення в пристрій процесора покадрової обробки у складі АЦП, пам'яті кадра, суматора і ЦАП дозволяє підвищити якість формованого тепловізійного зображення ФІГ, 1 10888 U TLJFS] п б Р, -АР В U д Фіг. 2, Комп'ютерна верстка А. Попік Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул Урицького, 45, м Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Глазунова, 1, м Київ - 4 2 , 01601