книги из ГПНТБ / Полоник В.С. Телевизионные автоматические устройства

При однострочном режиме работы видикона, который является основным при контроле геометрических размеров предметов, на­ блюдается снижение чувствительности и возникают условия, спо­ собствующие прожигу фотослоя в место прохождения строки.

Снижение чувствительности объясняется уменьшением времени накопления по отношению к стандартному режиму работы в раст­ ровом режиме (приблизительно в 600 раз при сохранении той же

Рис. 1.12. Схема включения пиднкома:

СК — строчные катушки; КК — кадровые катушки; ФК — фо­ кусирующая катушка

строчной частоты); существенным является и понижение скорости развертки относительно стандартной при работе в наиболее благо­ приятном режиме однострочного разложения в 2-нЗ кГц1).

Отмеченные недостатки можно значительно уменьшить при ис­ пользовании однострочного импульсного режима {46, 81]. В этом режиме видикон работает только в то время, когда производится измерение, а в остальное время электронный луч или заперт или сильно расфокусирован. Процесс управления лучом проходит в та­ кой последовательности. При подаче команды на контроль луч открывается на время, равное 3—4 периодам частоты развертки, в течение которого происходит интенсивное стирание ранее образо­ ванного потенциального рельефа; для повышения эффекта стирания луч расфокусировывается, а ток пучка устанавливается возможно ббл ьшим.

Затем луч запирается на время, необходимое для накопления зарядов на фотослое, причем при увеличении этого времени полез­ ный сигнал возрастает. Пределом, ограничивающим увеличение времени накопления, является удлинение экспозиции, снижающее, быстродействие системы, особенно неблагоприятные при контроле быстро перемещающихся предметов.

‘•Как известію [41], величина сигнала в первом приближении пропорциональ­ на скорости перемещения сканирующего луча.

— 30 —

В дальнейшем происходит обычное считывание полезной инфор­ мации за один период строчной развертки.

Рассмотренный режим обеспечивает получение значительно большего тока сигнала, снижает возможность прожига фотослоя и уменьшает инерционность трубки.

Д и с с е к т о р применяется в ТД для преобразования света в сигнал в тех случаях, когда можно обеспечить большую освещен­ ность на объекте контроля (несколько тысяч люкс), а вопрос на­ дежности ТД играет особо существенную роль. Практически не­ ограниченный срок службы, отсутствие затрат мощности на накал, способность хорошо работать в широком интервале световых и температурных перепадов, отсутствие инерционности являются большими преимуществами диссектора. Существенным можно счи­ тать также простоту работы диссектора и связанное с ней мини­ мальное число органов управления.

К недостаткам диссектора следует отнести, кроме необходимой большой освещенности контролируемых предметов, также низкую разрешающую способность, составляющую 250—300 линий. Наи­ более вероятно, что некоторые недостатки диссектора в ближай­ шее время будут устранены, так как уже известно о значительном повышении чувствительности и разрешающей способности этой трубки '[183].

Исходя из сказанного, можно полагать, что диссектор найдет применение в контрольных системах круглосуточного действия и там, где возможны сильные локализованные подсветки за счет внешних источников света или за счет собственного излучения (го­ рячий прокат). Последнее относится особенно к диссектору, чувст­ вительному к инфракрасным лучам.

Технические параметры диссекторов приведены в табл. 1.3. Сле­ дует указать, что в режиме однострочного разложения диафрагме диссектора часто придают щелевидную форму, в результате чего

Т а б л и ц а 1.3

— 31 —

можно значительно повысить чувствительность трубки при сохра­ нении ее разрешающей способности. Схема включения диссектора приведена на рис. 1.13.

Б е г у щ и й луч применяется в тех случаях, когда объект на­ блюдения может быть помещен в темном помещении и размер объекта не превышает приблизительно 1 м2. При дальнейшем уве­ личении поля изображения отношение сигнал/шум становится не-

Рис. 1.13. Схема включения диссектора

удовлетворительным. Поэтому основное применение системы бегу­ щего луча находят при контроле небольших и особенно микроско­ пических предметов: например, при контроле формы изделий с точностью в несколько микрон, при счете частиц под микроскопом и т. д. Система бегущего луча позволяет получить достаточно ров­ ный сигнал и фон по растру без дополнительных устройств.

Система бегущего луча является незаменимой при создании ТД с очень высокой разрешающей способностью-—2000—3000 линий, причем этот предел будет в дальнейшем увеличен [52].

вые объекты, так как они в этом случае находятся под опасным облучением всего доли секунды даже за несколько часов работы.

Недостатком бегущего луча является сравнительно длительное время затухания, приводящее к ухудшению крутизны фронтов видеоимпульсов, что, в свою очередь, повышает погрешность конт-

— 32 —

торых представляет собой пару встречно включенных диодов (рис. 1.146), причем один или два диода в зависимости от конкретных требований могут быть сделаны светочувствительными. Отдельные ячейки соединяются между собой с помощью сопротивлений, обра­ зующих делитель напряжения батареи Е0.

Т а б л и ц а 1.5

ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ ФЭУ ДЛЯ ПРОСВЕТНЫХ

Рабочая температура всех ФЭУ от —50 до +60°С.

Рис. і1Л4. Схема включения сканисторон: а) спло­ шной сканистор; б ) дискретный сканистор;

/ — генератор пилообразных импульсов; 2 — дифферен­ цирующий усилитель

— 34 —

профиль предмета на сканистор, выполненный по контрольному эталону. При несовпадении проекции профиля с формой сканистора на выходе ТД сигнал будет полностью или частично отсутствовать, что явится основанием к подаче сигнала о браке.

При дискретной форме сканистора существенным является зна­ чительное снижение требований и линейности развертки, поскольку контроль размеров предметов здесь осуществляется не путем изме­ рения длительности видеоимпульсов, а подсчетом их числа.

Сканисторы могут использоваться также для введения первич­ ной информации в ЦВМ, опознавания образов, выполнения различ­ ных логических операций и др.

Технические параметры сканистора, разработанного в физикотехническом институте АН СССР, таковы: разрешающая способ­ ность— 10 линий/мм, интегральная чувствительность 1ч-4 мА/лм, максимум спектральной чувствительности 0,9 мкм, быстродействие 5. ІО5 опросов/с, частота развертки 0,1 -4-50 кГц, амплитуда пило­ образного напряжения 80 В, напряжение пробоя 100 В, потребляе­

сложные профили изделий. Интересным является также и то, что униконы могут преобразовывать в электрический сигнал не только видимый свет, но и рентгеновские и инфакрасные лучи, ультразву­ ковые сигналы и другое, благодаря чему значительно расширяется область применения ТВА.

электронный прожектор

Принцип действия уникона поясняется рис. 1.16. Входное окно прибора сделано из анизотропного материала, обладающего элек­ трической проводимостью только в направлении оси прибора, для чего в планшайбу из стекла впаиваются многочисленные проводя­ щие стержни. С одной стороны входного окна наносится слой, чув­ ствительный к данному виду излучений, а с другой — тонкая плен­ ка, обладающая вторично-электронными свойствами.

Изображение предмета, образованное тем или иным излучением, проецируется на входное окно и преобразуется с помощью прием­

— ‘36 —

ной пластины в потенциальный рельеф, который с тем же прост­ ранственным распределением передается на внутреннюю часть уникона благодаря непосредственной гальванической связи через про­ водящие стержни. Пучок электронов, вылетающих из прожектора трубки, сканирует вторично-электронный слой и выбивает вторич­ ные электроны, собираемые коллектором. Величина вторично-эмис­ сионного тока в коллекторной цепи определяется величиной потен­ циала элемента, коммутируемого в данный момент. С сигнального электрода снимается последовательность сигналов, несущих в себе информацию о передаваемом изображении.

Если расположить стержни последовательно друг за другом в виде линии в соответствии с контролируемым профилем, то, под­ считывая при обычной пилообразной развертке растра число полу­ ченных импульсов, можно количественно судить о качестве профи­ ля; при полном совпадении его изображения с линией, составленной из стержней, число импульсов будет максимальным.

Технические параметры уникона таковы: разрешающая способ­ ность ІОч-ІОО эл/мм2, диаметр 76 мм, длина 275 мм, долговечность не менее 500 ч.

Следует упомянуть о ведущихся разработках безвакуумных мо­ заичных передающих приборов для растрового режима работы ТД, в которых развертка изображения контролируемого объекта произ­ водится не электронным лучом, а быстродействующим электронным коммутатором [90]. Такие приборы будут иметь много преимуществ по сравнению с существующими в части долговечности и малогаба­ ритности.

Ф о к у с и р у ю щ и е и о т к л о н я ю щ и е с и с т е м ы (ФОС), используемые для фокусирования и отклонения луча в передающих трубках, являются сложными моточными изделиями, содержащими по две пары катушек для отклонения по горизонталй и по вертика-

Т а б л и ц а 1.6

ДАННЫЕ ФОС

') В ФОС-125 применена фокусировка с помощью постоянных магнитов.

— 37 —

ли, сверху которых помещается фокусирующая катушка. Для повы­ шения качества изображения в ФОС вводятся еще корректирующие катушки, исправляющие траекторию луча на краях растра. В пос­ леднее время начинают применять ФОС с постоянными магнитами для фокусировки вместо катушек, что избавляет от громоздкого стабилизатора тока фокусировки и снижает потребление энергии.

Основные данные ФОС для виднконов приведены в табл. 1.6.

Видеотракт

Видеотракт ПСС представляет собой видеоусилитель и ряд кас­ кадов, необходимых для замешивания в видеосигнал различных служебных сигналов.

Основные требования, предъявляемые к видеоусилителю ПСС, заключаются в обеспечении неискаженной передачи границ и ярко­ сти деталей изображения, в получении минимальной величины шу­ мов и в отсутствии различного рода искажений типа повторов, «тя­ нучек», фона, наводок и др. Для растрового ПСС и в случае необ­ ходимости визуального наблюдения за контролируемым процессом обычно используется видеотракт, принятый для систем прикладно­ го телевидения с шириной полосы пропускания около 6,5 МГц. Для однострочных ТД максимальная частота /мах=0,5fn, где / — частота однострочного разложения; п — число черных и белых элементов, приходящихся на активную часть строки. Расчет видеоусилителей приведен в литературе [111, 147].

Принципиальная схема современнного видеотракта для растро­ вого ПСС на видиконе приведена на рис. 1.17.

Видеотракт дает на выходе при входном сигнале 0,1 мкА полный телевизионный сигнал положительной полярности размахом в 1,0 В на нагрузке 75 Ом с отношением сигнал/шум, равным 30 в полосе

— 38 —

частот от 50 Гц до 7,5 МГц. Видеотракт устойчиво работает при из­ менении температуры окружающего воздуха от — 1 0 до +60°С.

Видеосигнал с передающей трубки поступает через разделитель­ ный конденсатор Сі на входной каскад, выполненный на полевомтранзисторе Т\ (А-508А) по схеме с общим истоком.

Применение на входе полевого транзистора позволило без до­ полнительных схемных решений получить большое входное сопро­ тивление каскада и повысить отношение сигнал/шум.

Для повышения отношения сигнал/шум на высоких частотах па входе каскада введен дроссель Др\, который с емкостями видикона, транзистора, сигнального провода, монтажными емкостями дает резонанс в области граничной частоты 7 МГц и этим обеспечивает увеличение сигнала на входе усилителя в области верхних частот.

Связь между транзисторами и Т2 гальваническая. Режим пер­ вого транзистора подбирается резистором R' 4 таким образом, чтобы ток стока находился в пределах 5-=-7 мА. Режим второго транзисто­ ра подбирается резистором R9 таким образом, чтобы ток коллектора находился в пределах 3-^-5 мА.

С коллектора Т2 через разделительный конденсатор Съ сигнал поступает на следующий каскад усиления, состоящий из двух тран­ зисторов 7'3 и Т/А разной проводимости с обратными связями по постоянному и переменному току. Подъем высоких частот в каскаде осуществляется за счет емкостей Cs и С40 и дросселя Дрг.

С коллектора 7\ через цепь коррекции на высоких частотах и разделительный конденсатор Сі2 видеосигнал поступает на третий каскад уеилителя, выполненный на . двух транзисторах — Т5 и Т6, включенных по схеме ОЭ—ОК. В этом каскаде осуществляется регулировка усиления с помощью резистора R27. Подъем высоких частот в данном каскаде осуществляется емкостью С14.

— 39 —