Тепловізійна камера

Тепловізійна камера, що містить оптично з'єднані інфрачервоний об'єктив та піровідикон, обладнаний фокусуючою та відхилювальною системами, відеопідсилювач, вхід якого з'єднаний із сигнальним виходом піровідикона, а вихід - з виходом тепловізійної камери, блок живлення, вихід якого з'єднаний з фокусуючою системою та електродами піровідикона, а також послідовно з'єднані регулятор відхилювальних струмів і підсилювач відхилення, виходи якого під'єднані до відхилювальної системи, синхрогенератор, вихід якого з'єднаний з входом блока живлення, керуючим входом регулятора відхилювальних струмів і виходом тепловізійної камери, яка відрізняється тим, що в неї додатково введений генератор трикутноподібноі рядкової розгортки та генератор дискретної кадрової розгортки, який складається з послідовно з'єднаних лічильника та цифро-аналогового перетворювача, причому входи цих генераторів з'єднані з виходом синхрогенератора, а виходи - з ВІДПОВІДНИМИ входами регулятора відхилювальних струмів Винахід відноситься до техніки телебачення і може бути використаний у тепловізійних системах неруйнівного контролю на базі піровідикона Найближчим за технічною суттю до винаходу, що пропонується, є тепловізійна камера (Патент України №44077 А, Бюл №1, 2002р), який містить оптично з'єднані інфрачервоний об'єктив та піровідикон, обладнаний фокусуючою та відхилювальною системами, відеопідсилювач, вхід якого з'єднаний з сигнальним виходом піровідикона, а вихід - із виходом тепловізійної камери, блок живлення, вихід якого з'єднаний з фокусуючою системою та електродами піровідикона, а також послідовно з'єднані генератор рядкової та кадрової розгорток, регулятор відхилювальних струмів і підсилювач відхилення, виходи якого під'єднані до відхилювальної системи, синхрогенератор, вихід якого з'єднаний з входами блока живлення, генератора рядкової та кадрової розгорток, керуючим входом регулятора відхилювальних струмів і виходом тепловізійної камери через неліншність зворотного ходу розгортки, структурної несумісності фаз зчитування та підготовки через різницю часу прямого та зворотного ходу, недостатньої компенсації залишкового потенціалу через неспівпадшня траєкторій скануючого променя під час прямого та зворотного ходу рядка, викликаного аналоговим формуванням кадрової розгортки Це, у свою чергу, знижує відношення сигнал/шум, рівномірність та ефективність зчитування сигналу з мішені піровідикона (піросигналу), що зменшує температурну роздільну здатність пристрою Зазвичай робота піровідикона полягає у послідовному виконанні фаз сканування "компенсація" "зчитування" Фазу "компенсація" можливо доповнити фазою "вирівнювання", ці дві ДОПОМІЖНІ фази можуть виконуватись під час зворотного ходу рядкової розгортай 3 огляду на ефективне використання площі мішені сканування може бути здійснене квадратним растром Це дає також змогу за рахунок збільшення тривалості зворотного ходу рядка (при збереженні загальної тривалості його розгортки) компенсувати збільшення тривалості виконання фаз підготовки Для ефективного використання площі зчитуючого растру сканування у фазах "зчитування" та "вирівнювання" можна здій Однак у відомому пристрої необхідні витрати часу на зворотний хід рядкової розгортки Це обмежує КІЛЬКІСТЬ рядків у полі розгортай, отже, зменшує його просторову роздільну здатність Крім того, генерація так званого "п'єдесталу мішені" під час зворотного ходу рядка призводить до значної нерівномірності п'єдесталу по полю 00 ю 58292 снювати растром, вписаним у коло мішені, а фазу "компенсація" необхідно здійснювати описуючим растром Можливе також виконання кожної з фаз у окремих полях розгортки, тобто робота у багатопольовому режимі (Березкин Н А , Дун А 3 , Меркин С Ю Новая высокочувствительная телевизионная трубка с пироэлектрической мишенью, использующая эффект модуляции тока электронного луча - PEMETV/ Прикладная физика -1999 - №3 - 9 с - http //www vimi ru/applphys) Це дозволяє позбутись недоліків, притаманних генерації сигналу п'єдесталу під час зворотного ходу, проте через застосування прогресивної телевізійної розгортки знову ж таки вимагає витрат часу на зворотний хід, що обмежує КІЛЬКІСТЬ рядків у полі Таким чином, застосування відомих методів, які використовують стандартну телевізійну розгортку, обмежує КІЛЬКІСТЬ рядків у полі, що не дає можливості реалізувати максимальну просторову та температурну роздільну здатність, яку може забезпечити мішень піровідикона В основу винаходу поставлено завдання створення ТЄШЮВІЗІЙНОІ камери, що працює у багатопольовому режимі, в якій шляхом переходу від прогресивної до реверсивної лінійної рядкової розгортки та заміни аналогової кадрової розгортай на дискретну забезпечувалась би можливість збільшення КІЛЬКОСТІ рядків розкладу зображення за час тривалості телевізійної розгортай поля та покращання відношення сигнал/шум Поставлена задача вирішується тим, що в тепловізійну камеру, яка містить оптично з'єднані інфрачервоний об'єктив та піровідикон, обладнаний фокусуючою та відхилювальною системами, відеопідсилювач, вхід якого з'єднаний з сигнальним виходом піровідикона, а вихід - із виходом тепловізійної камери, блок живлення, вихід якого з'єднаний з фокусуючою системою та електродами піровідикона, а також послідовно з'єднані регулятор відхилювальних струмів і підсилювач відхилення, виходи якого під'єднані до відхилювальної системи, синхрогенератор, вихід якого з'єднаний з входом блока живлення, керуючим входом регулятора відхилювальних струмів і виходом тепловізійної камери, згідно з винаходом, у неї додатково введено генератор трикутноподібної рядкової розгортай та генератор дискретної кадрової розгортки, який складається з послідовно з'єднаних лічильника та цифроаналогового перетворювача, причому входи цих генераторів з'єднані з виходом синхрогенератора, а виходи - з ВІДПОВІДНИМИ входами регулятора відхилювальних струмів Введення генераторів трикутноподібної рядкової та дискретної кадрової розгорток дозволяє позбутись витрат часу на зворотний хід рядкової розгортки, що забезпечить можливість збільшення КІЛЬКОСТІ рядків розкладу зображення за час тривалості телевізійної розгортки поля та покращання відношення сигнал/шум На фіг 1 зображено структурну схему запропонованого пристрою -тепловізійної камери, на фіг 2 схематично показано форми відхиляючих струмів при розгортці по рядку (Ір) та кадру (Ік), на фіг 3 скануючі растри, що формуються у пристроіпрототипі у фазах "компенсація" (а) та "зчитування" і "вирівнювання" (б), а також у ВІДПОВІДНИХ фа зах (в) і (г) роботи пропонованого пристрою Пристрій складається з інфрачервоного об'єктива 1, піровідикона 2 з сигнальним виходом 3 та керуючими електродами 4, обладнаного фокусуючою 5 та відхилювальною 6 системами, відеопідсилювача 7, блока живлення, синхрогенератора 9, регулятора відхилювальних струмів 10, підсилювачів відхилення 11, виходу пристрою 12, генератора трикутноподібної рядкової розгортки 13 та генератора дискретної кадрової розгортай 14 у складі лічильника 15 та цифроаналогового перетворювача 16 Інфрачервоний об'єктив 1 оптично з'єднаний з піровідиконом 2, сигнальний вихід З якого з'єднаний з входом відеопідсилювача 7, вихід якого з'єднаний з виходом пристрою 12 Вихід блока живлення 8 з'єднаний з керуючими електродами 4 та фокусуючою системою 5 Вихід синхрогенератора 9 з'єднаний з входами генераторів трикутноподібної рядкової 13 і дискретної кадрової 14 розгорток, входом блока живлення 8 та керуючим входом регулятора відхилювальних струмів 10, через який виходи генераторів трикутноподібної рядкової 13 і дискретної кадрової 14 розгорток з'єднані з підсилювачами відхилення 11, під'єднаними до відхилювальної системи 6 У генераторі дискретної кадрової розгортки 14 виходи лічильника 15, вхід якого є входом генератора дискретної кадрової розгортки, під'єднані до входів цифроаналогового перетворювача 16, вихід якого є виходом генератора дискретної кадрової розгортки Тепловізійна камера працює наступним чином При ввімкненні тепловізійної камери здійснюється, аналогічно роботі пристрою-прототипу, початкова підготовка мішені, після чого встановлюється робочий режим Зміна в часі інфрачервоного випромшення досліджуваного об'єкту, яке через інфрачервоний об'єктив 1 надходить на мішень піровідикона 2, утворює на ній потенціальний рельєф За сигналами синхрогенератора 9 блок живлення 8 подає на керуючі електроди 4 та фокусуючу систему 5 піровідикона 2 ПОСЛІДОВНІСТЬ потенціалів, яка забезпечує циклічне виконання фаз "компенсація" - "вирівнювання" - "зчитування", кожна з яких здійснюється в окремому полі розгортки Одночасно синхрогенератор 9 запускає генератор трикутноподібної рядкової розгортай 13 та лічильник 15 Коди, сформовані лічильником 15, надходять на цифроаналоговий перетворювач 16, який згідно з ними формує вихідний ступінчатий струм генератора дискретної кадрової розгортай 14 ВИХІДНІ струми генераторів трикутноподібної рядкової 13 та дискретної кадрової 14 розгорток (фіг 2) надходять на керований синхрогенератором 9 регулятор відхилювальних струмів 10, який встановлює на входах підсилювачів відхилення 11 такі значення струмів, яким відповідає у відхилювальній системі 6 значення струмів відхилення, необхідні для формування під час здійснення початкової підготовки та у фазі "компенсація" - описаного растру, що покриває всю площу мішені, у фазах "зчитування" та "вирівнювання" - растру, вписаного у коло мішені При цьому, на відміну від прогресивної телевізійної розгортай, якою у пристроі-прототипі здійснюється сканування мішені у фазах "компенсація" (фіг 3, а) та "зчитування" і "вирівнювання" (фіг 3, б), у пропонованому при 58292 строї за рахунок формування трикутноподібного рядкового та дискретного кадрового відхилювальних струмів на мішені під час її сканування у ВІДПОВІДНИХ фазах здійснюється реверсивний рух променя по рядку та дискретний - по кадру (фіг З, в, г) Растр у фазі "вирівнювання" виконує функції зменшення неоднорідностей і шумів п'єдесталу та стабілізації потенціалу поверхні мішені, періодично розряджаючи II ділянки з надлишковим потенціалом, що дає можливість вписати растр у фазі "зчитування" у коло мішені Утворений на сигнальному виході 3 піро-відикона2 у фазі "зчитування" піросигнал подається на вхід відео-підсилювача 7, вихідний сигнал якого на виході пристрою 12 є інформаційним вихідним сигналом ТЄШЮВІЗІЙНОІ камери Сигнали синхрогенератора 9, що надходять на вихід пристрою, забезпечують синхронізацію відтворення піросигналу на моніторі Перехід від стандартної телевізійної пилкоподібної до трикутно-подібної рядкової розгортай робить непотрібними витрати часу на зворотний хід рядка Це дозволяє збільшити КІЛЬКІСТЬ рядків у полі за час його телевізійної розгортай від станда Фіг 1 ртної 287 до 353, відтак забезпечивши роздільну здатність, яка для кращих типів сучасних піровідиконів складає 350 ТВЛ Водночас перехід від стандартної безперервної до дискретної кадрової розгортай забезпечує структурну адекватність фаз сканування та впорядкування процесу їх зміни на усьому робочому полі мішені, відтак зменшуючи дію структурних шумів та шумів п'єдесталу на піросигнал і створюючи умови для підвищення температурної чутливості тепловізійної камери Крім того, це підвищує рівномірність сканування по полю, запобігаючи тим самим можливим втратам інформації (отже, й зниженню просторової роздільної здатності) та спотворенням відтворення на моніторі при скануванні мішені піровідикона із застосуванням реверсивної рядкової розгортки Таким чином, додаткове введення в пристрій генератора трикутноподібної рядкової розгортки та генератора дискретної кадрової розгортки, який складається з послідовно з'єднаних лічильника та цифроаналогового перетворювача, дозволяє покращити параметри всього пристрою - тепловізійної камери Фіг 2 58292 Фіг 3. Комп'ютерна верстка О Воробей Підписано до друку 05 08 2003 Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ТОВ "Міжнародний науковий комітет", вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна