fW5B0fDXqV

словами, в импульсном режиме работы напряжение, прикладываемое к электродам ГРИ, должно на несколько десятков процентов превышать статическое напряжение возникновения разряда Uв. Кроме того, для снижения времени запаздывания возникновения разряда в ячейках ГИП увеличивают кадровую частоту до 300 Гц и более.

Но наиболее эффективным способом минимизации tст является дежурный разряд – метод подготовки зажигания с использованием вспомогательного катода, на котором горит слаботочный разряд, являющийся "поставщиком", электронов для основного разряда.

При использовании перечисленных методов и дежурного разряда tст можно снизить от секунд до 10–5 с.

Время прекращения разряда, определяемое временем деионизации tд, в газоразрядных индикаторах может составлять сотни микросекунд. Именно этот фактор ограничивает быстродействие ГРИ: частота следования управляющих импульсов не превышает нескольких килогерц.

Яркость ГРИ (3.1) зависит от плотности разрядного тока, которая, в свою очередь, зависит от давления наполняющего газа:

где Jк0 – единичная плотность тока (плотность тока с единицы площади поверхности катода при давлении 133 Па); р – давление газа.

Нетрудно показать (3.2), что яркость свечения пропорциональна квадрату давления газа:

где η – световая отдача; Uп – напряжение поддержания разряда.

Описание лабораторной установки

Лабораторная установка для исследования ГРИ (рис. 3.4) содержит ряд независимых блоков, в каждый из которых входит исследуемый индикатор 1,

4

Рис. 3.4. Структурная схема лабораторной установки:

1 – индикатор, 2 - схема управления, 3 - органы регулировки, 4 - блок измерительныхприборов.

Порядок выполнения работы

1. Точечные индикаторы 1.1. Снять вольт-амперные характеристики и зависимости яркости от разрядного

тока для индикаторов ИНС-1 и МТХ-90.

1.2. Определить световую отдачу индикатора ИН-28. 2. Индикатор матричный газоразрядный ИМГ-1 (Газоразрядная индикаторная панель ГИП-10000)

2.1.Ознакомиться с возможностями индикатора (см. приложение к лабораторной

работе).

2.2.Измерить с помощью фотодатчика яркость ячеек ГИП. Для получения правильных результатов фотодатчик фиксировать при максимальном значении фототока. Определение значений яркости производится по градуировочной кривой фотодатчика.

21

3. Индикатор матричный газоразрядный ИМГ-1-03 3.1. Ознакомиться с возможностями индикатора (см. приложение к лабораторной

работе).

3.2. Измерить яркости знака и фона и определить коэффициент яркостного контраста. 3.3. Определить расстояние считывания информации с учетом внешней освещен-

ности. Сравнить полученные результаты с расчетными по теоретическим формулам. 4. Газоразрядная индикаторная панель ИГПП –32 х 32

4.1. Измерить с помощью фотодатчика яркость ячеек индикатора для 4-х режимов развертки. Изменение режимов осуществляется переключателем П1, который позволяет ступенчато менять число строк. Таким образом, изменяется кадровая частота и, соответственно, скважность импульсов и яркость индикаторных ячеек.

4.2. Измерить с помощью люксметра габаритную яркость индикатора для 4-х режимов развертки. Габаритная яркость Вг (кд/м2) связана с освещенностью Е(лк) следующим выражением:

стота развертки – 300 Гц.

5. Содержание отчета

1.Краткие сведения о конструкции и параметрах исследованных ГРИ.

2.Таблицы и графики вольт-амперных характеристик и зависимостей яркости свечения индикаторов от разрядного тока. Расчетное значение световой отдачи.

3.Значения коэффициента яркостного контраста и расстояния считывания для индикатора ИМГ-1-03. Расчетное значение остроты зрения.

4.Таблицы и графики зависимости яркости свечения ячеек индикаторной панели

ИГГ1-32×32Л от режима развертки.

5. Выводы по проделанной работе с физическим объяснением полученных зависимостей.

22

4. ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАВИСИМОСТИ ПОРОГОВОГО КОНТРАСТА ОТ ЯРКОСТИ ФОНА

Цель работы – исследование зрительного восприятия контраста в зависимости от яркости фона.

Лабораторная работа реализована с помощью компьютерной программы.

Описание программы

Программа RGB предназначена для изучения зависимостей порогового контраста от яркости фона. Имеется возможность выбора из основных трех цветов, цветов, дополняющих их до белого и оттенков серого. Работа с этой программой позволяет изучить зависимость порогового контраста от яркости фона не используя дополнительное оборудование. Программа может работать с градациями цвета от 0 до 255, т.е. от черного (минимальная яркость, 0%) до действительного цвета (максимальная яркость, 100%). Также имеется возможность работы с переходом цвета от действительного до дополнительного. Полученные зависимости возможно сохранять в файл или сразу выводить на печать. Программа RGB позволяет выбирать возможность работы в двух цветовых диапазонах: действительные цвета (красный, зеленый, синий и оттенки серого) и дополнительные цвета (переход от красного к голубому, от синего к желтому и от зеленого к фиолетовому).

Рис. 4.1. Основное окно программы

По умолчанию выбраны дополнительные цвета.

При выборе дополнительных цветов программа RGB предоставляет возможность работы с тремя основными цветами: красным, зеленым и синим. Далее будет осуществляться переход от этих цветов к дополняющим их до белого в соответствующем процентном соотношении.

При выборе действительных цветов программа RGB предоставляет возможность работы с тремя основными цветами: красным, зеленым и синим. Яркость цвета будет меняться от 0% (черный цвет) до 100% (действительный цвет). Выбор цвета производится путем выбора соответствующего пункта.

Программа RGB позволяет выбирать произвольно размеры объекта (в процентах от размера фона). По умолчанию размер объекта выбран 50%.

Для того чтобы ввести значение порогового контраста необходимо выставить значение яркости фона с помощью полосы прокрутки "Фон" (полоса прокрутки "Объект" передвинется сама). Затем меняя яркость объекта полосой прокрутки "Объект" добиться по-

23

явления изображения объекта на фоне. В окне раздела "Ввод результатов" появляется вы-

численное значение порогового контраста. Для его ввода нажать кнопку

Рис. 4.2. Выбор размеров объекта

В случае ввода неверного результата достаточно вернуть яркость фона в то положение, при котором был введен неверный результат. Затем выставить яркость объекта в

нужное положение и нажать кнопку. Неверный результат заменится автоматически. В программе RGB предусмотрена возможность удаления результатов отдельно для

дополнительных цветов и отдельно для действительных цветов. Для удаления результатов

необходимо выбрать удаляемую группу цветов и нажать кнопку Для просмотра результатов необходимо в меню "Результаты" выбрать нужный ва-

риант цветов, при этом откроется окно результатов:

Рис. 4.3. Окно результатов

24

Для сохранения полученных результатов необходимо выбрать пункт "Сохранить как..." меню "Файл". Далее ввести имя файла и нажать"Сохранить". Для печати полученных результатов необходимо выбрать пункт "Печать" меню "Файл".

Порядок выполнения работы:

1.Ознакомиться с инструкцией по использованию программы RGB.

2.Выбрать следующие установки: размер объекта – 50%; цвета – действитель-

ные.

3.Установить «Действительные цвета» - черно белый,

4.Меняя фон с шагом 10 от 1 до 251 определить фон объекта, при котором можно его распознать. Сохранять каждое значение порогового контраста.

5.Сохранить график полученных результатов.

6.Каждый студент должен снять зависимость порогового контраста от яркости для одного из действительных цветов: красного и зеленого.

Порядок оформления отчета.

1.Основные теоретические положения.

2.Порядок выполнения работы.

3.Полученные зависимости

4.Выводы по проделанной работе с физическим объяснением полученной за-

висимости.

5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСТРОТЫ ЗРЕНИЯ

Цель работы – ознакомление с методикой исследования остроты зрения (

Основные теоретические положения

Острота зрения характеризует способность глаза различать мелкие детали и представляет собой минимальный угол, при котором две равноудалённые точки видны как раздельные. Угол зрения, равный примерно 1', считается пределом разрешающей способности глаза, обусловленным размерами фоторецепторов – палочек и колбочек. Здесь речь идет о «среднем глазе» и 1' – это порог остроты зрения (иногда в литературе за пространственный порог остроты зрения принимают угол 0.5'). Острота зрения зависит от яркостного контраста, т.е. от яркости объекта и фона. Она уменьшается при увеличении освещенности фона почти по линейному закону (в диапазоне 1-100 лк)

Острота зрения – достаточно сложное понятие. Различают так же остроту глубинного (стереоскопического) зрения и остроту минимального видения (минимального обнаружения). Дело в том, что яркие объекты кажутся больше, чем они есть на самом деле. Темные же объекты кажутся меньше, чем они есть, т.к. колбочки возбуждаются фоном. Поэтому яркая звезда на темном небе различима под углом 0.05 угл. сек, а темное пятно на ясном небе – под углом 15 угл. сек.

Для глаза, как и для любой оптической системы, типична хроматическая аберрация, поэтому черно-белое изображение обычно кажется более четким, чем цветное. Разрешающая способность глаза и зависимость этого параметра от различных факторов определяют необходимое разрешение дисплеев, картин, фотографий и т.п.

Предельный угол зрения порядка 1’ это угол, под которым можно видеть дискретность изображения. Предельный угол зрения, необходимый для восприятия каких либо объектов значительно больше. Т.е. кроме предельного порога остроты зрения существует оперативный порог. Так, для восприятия объектов простой конфигурации предельный угол зрения составляет 15′, сложной конфигурации - 40′. Лабораторная работа выполняется с помощью компьютерной программы Rastr.

25

Описание программы:

Программа Rastr предназначена для изучения зависимостей остроты зрения от цветовых характеристик. Работа с этой программой позволяет изучить остроты зрения не используя дополнительное оборудование. Программа может работать с 48 основными цветами. Полученные результаты сразу выводятся на экран.

Программа Rastr при первом запуске должна быть откалибрована. Для этого необходимо выбрать пункт "Калибровка" из меню "Настройки".

Рис. 5.1 Окно калибровки Для проведения самой калибровки необходимо увеличить (уменьшить) длину бе-

лых полос до 10 см и нажать "Сохранить".

При выборе шага линий программа Rastr изменяет толщину представляемых линий от 1 до 5.

Рис. 5.2. К выбору шага линий

По умолчанию выбрана толщина линии – 1 Выбор цвета линий и цвета фона осуществляется из меню "Настройки" соответ-

ствующими пунктами.

26

Рис. 5.3. Окно выбора цвета линий.

Программа позволяет выбирать горизонтальные или вертикальные измерения.

Рис. 5.4. К выбору развертки.

Далее вводится расстояние до экрана в см, при котором линии перестают быть видны.

Рис. 5.5. Выбор расстояния. 27

Для удаления результата достаточно двойного щелчка мыши на области ввода расстояния до экрана (внесенная ранее цифра окрасится в синий цвет) и ввода нового значения.

Результаты полученной остроты зрения и разрешающей способности глаза приводятся сразу после ввода расстояния до экрана.

Рис. 5.6. Вывод результатов

Порядок выполнения работы.

1.Измерение остроты зрения при контрастном изображении. Для проведения данного измерения необходимо установить шаг линий равный 1 После этого необходимо произвести выбор цвета фона и линий. Для этого необходимо зайти в меню «настройки» и выбрать соответствующий пункт. Цвет фона выбирается белым, а цвет линий черным. После это определяется расстояние, на котором глаз может различить отдельные линии. Результат заносится в поле «Расстояние». Данное измерение производится отдельно для горизонтальных и вертикальных полос. После измерения фиксируется полученное значение остроты зрения. После этого шаг линий увеличивается на 1 и повторно производятся измерения, до тех пор, пока расстояние, с которого производится измерение, не превысит

200 см.

2.Измерение остроты зрения при неконтрастном изображении. Для проведения данного измерения необходимо установить шаг линий равный 1. Цвет фона выбирается белым, а цвет линий выбирается произвольно. После это определяется расстояние, на котором глаз может различить отдельные линии. Результат заносится в поле «Расстояние». Данное измерение производится отдельно для горизонтальных и вертикальных полос.. После измерения фиксируется полученное значение остроты зрения. После этого шаг линий увеличивается на 1 и повторно производятся измерения, до тех пор, пока расстояние,

скоторого производится измерение, не превысит 200 см.

3.Измерение остроты зрения при смешанном изображении. Для проведения данного измерения необходимо установить шаг линий равный 1. Далее ищутся две пары цветов с высокой и низкой насыщенностью попарно, для которых острота зрения максимальна. После измерения фиксируется полученное значение остроты зрения. После этого шаг линий увеличивается на 1. и повторно производятся измерения, до тех пор, пока расстояние, с которого производится измерение, не превысит 200 см.

28

Содержание отчета.

1.Схематическое изображение метода измерения.

2.Таблицы остроты зрения при контрастном изображении, для горизонтальных и вертикальных полос.

3.Таблицы остроты зрения при неконтрастном изображении, для горизонтальных

ивертикальных полос. Графики зависимости остроты зрения от контрастности изображения.

4.Таблицы остроты зрения при смешанном изображении, для горизонтальных и вертикальных полос. Графики зависимости остроты зрения от контрастности изображения.

5.Выводы и заключения по построенным графикам.

6.ИССЛЕДОВАНИЕ ВЕРОЯТНОСТИ РАСПОЗНАВАНИЯ СИМВОЛОВ ОПЕРА-

ТОРОМ

Цель работы – исследование закономерностей распознавания символов зрительным анализатором.

Основные теоретические положения.

Надежность функционирования СОИ во многом зависит от человека-оператора: от его психофизических особенностей, уровня тренированности, функционального состояния, условий работы. К основным характеристикам человека, как оператора, относятся: быстродействие, точность, пропускная способность, надежность.

Быстродействие оператора характеризуется временем решения задачи. Это интервал времени от момента появления информационного сигнала до момента окончания выполнения управляющего воздействия. Быстродействие оператора Tоп зависит от времени реакции оператора (tрк) и от количества перерабатываемой информации: Топ = tрк + I*ti, где ti - время переработки одной двоичной информации (примерно 1/4...1/2 сек).

Различают:

а) простую сенсомоторную реакцию, когда в ответ на заранее известный сигнал, внезапно появившийся в поле зрения, человек выполняет определенное действие;

б) сложную сенсомоторную реакцию, когда оператору предъявляется один из нескольких известных сигналов.

Вслучае простой сенсомоторной реакции время задержки в выполнении действия включает две составляющие:

1 - латентный период реакции: время от момента появления сигнала до момента выполнения движения;

2 - моторный компонент: время совершения действия, которое можно разделить на время поиска рычага управления и время моторного акта.

Для зрительного анализатора латентный период составляет примерно 0.1...0.2 сек.

Вслучае сложной сенсомоторной реакции, когда оператору предъявляется один из нескольких известных сигналов, время реакции увеличивается на "время решения", т.к. появляется задача выбора из нескольких альтернатив.

Точность работы оператора - это степень соответствия его действий предписанному алгоритму. При контроле или измерении параметров точность определяется как степень соответствия считанного значения параметра значению, отображаемому индикатором. При количественной оценке точности оператора используется значение погрешности, равное разности между истинным значением параметра, отображаемого индикатором,

иего фактическим значением, получаемым при считывании.

Точность работы оператора, как и остальные его характеристики, зависит от индивидуальных психофизических особенностей, функционального состояния оператора,

29

условий и времени непрерывной работы, характеристик сигналов, степени сложности задач. Точность увеличивается при обучении и тренировке оператора.

Пропускная способность оператора характеризует возможности оператора по восприятию и переработке информации. Пропускная способность зависит от психофизических характеристик человека, типа решаемых задач и вида перерабатываемой информации. В простейшем случае, при считывании символьной информации, пропускная способность оператора определяется как: C = N * R/Т, где N - число правильно считанных символов, R - логарифм по основанию 2 длины алфавита, T - время отображения всей информации.

Мгновенная пропускная способность, которая характеризует возможность одноактного распознавания символа, составляет порядка 50 бит/с. Соответствующее время экспозиции символов, когда они все распознаются - десятки миллисекунд. В длительном же режиме работы пропускная способность уменьшается на 1-2 порядка. А если в функции оператора кроме приема информации входит ее осмысление и передача, пропускная способность уменьшается в десятки раз.

Надежность работы оператора - это способность выполнять в полном объеме возложенные на него функции. Надежность работы оператора подается простой количественной оценке при выполнении им простых задач, например, считывания символьной информации. В этом случае надежность оператора можно оценить вероятностью безошибочного считывания информации: P(t)=n(t)/N(t) , где n - число правильных считываний, N - общее число считываний. В зависимости от времени предъявления символов t и их характеристик (размеры, яркость, цвет) вероятность безошибочного считывания информации будет различной.

Лабораторная работа выполняется с помощью компьютерной программы Time.

Описание программы:

Программа Time позволяет выбирать возможность работы в двух зонах зрения: зона центрального зрения и зона ясного зрения. По умолчанию выбрана зона центрального зрения. Программа Time предоставляет возможность работы с двумя зонами зрения: зоной центрального зрения и зоной ясного зрения. Для их выбора необходимо войти в меню "Параметры" - "Выбор поля зрения" и нажать на соответствующую зону. Программа Time позволяет выбирать размеры символов, их цвет и цвет поля предъявления

Рис. 6.1. Окно выбора параметров символов Для изменения параметров символов необходимо нажать "Параметры", "Парамет-

ры символов". Также программа позволяет задавать время до предъявления символа (1, 2,

30