книги из ГПНТБ / Учебник механика военно-воздушных сил фототелеграфная аппаратура

ского сигнала, точность синхронизации и фазирования, способ записи или воспроизведения.

Рассмотрим, что из себя представляет каждая характеристика в отдельности.

Форма и размеры растрэлемента. Развертка изобра­ жения для его передачи на расстояние с помощью элек­ трических средств связи в фототелеграфных аппаратах производится с помощью узкого светового луча (растрэлемента).

В фототелеграфии применяются два основных вида растрэлементов: прямоугольный и круглый. Для обес­ печения равномерности распределения чувствительности или яркости по полю изображения вертикальный раз­ мер развертывающего или воспроизводящего растрэле­ мента выбирается равным или несколько большим вели­ чины шага развертки. Считается, что наиболее целесо­ образным является прямоугольный растрэлемент с

элементом от одного края изображения до другого, на­ зывается строкой развертки. Совокупность строк, на ко­ торые разбивается изображение при передаче и приеме, составляет растр. Длина строки в фототелеграфной ап­ паратуре, предназначенной для передачи карт погоды, составляет 460 мм.

Шаг развертки (шаг подачи) и з о б р а ж е н и я — р а с с т о я н и е м е ж д у о с я м и д в у х с о с е д н и х с т р о к (рис. 2, а).

Шаг развертки изображения принято обозначать буквой о и выбирать в зависимости от вертикального размера элементарной площадки, выделяемой на изо­ бражении развертывающим световым пятном (растрэлементом), и от требований, предъявляемых к четкости, или разрешающей способности, аппаратуры. Две точки на изображении, расположенные по вертикали, могут быть переданы раздельно только в том случае, если они будут разделены между собой хотя бы одной строкой, т. е. если расстояние между их центрами будет не менее чем два шага развертки.

При разработке фототелеграфной аппаратуры вели­ чина шага развертки (или шага подачи) выбирается в

20

зависимости от размера передаваемого изображения и толщины штриха. Самая минимальная величина шага развертки Определяется наименьшим размером детали на фототелеграфном изображении, которая еще разли­ чима невооруженным глазом; она не бывает менее 0,1 мм. Практически же шаг развертки часто бывает больше этой предельной величины и все же фототеле­ графная аппаратура с таким шагом развертки воспро­ изводит изображение с достаточной четкостью. Так, для передачи по фототелеграфу самых тонких деталей изо­ бражения вполне достаточен шаг развертки 0,14—■ 0,15 мм, а для передачи более крупных рисунков с тол­ щиной штриха 0,22—0,25 мм — примерно 0,20—0,25 мм.

0,265 мм на одну строку.

Размер передаваемого бланка. В фототелеграфных аппаратах, применяемых в метеослужбе, максимальный размер бланка равен 690x460 мм. Размеры передавае­ мого бланка определяют до некоторой степени габариты самой фототелеграфной аппаратуры. Сам же размер пе­ редаваемого бланка определяется назначением фототе­ леграфного аппарата, его конструктивными особенностя­ ми и типом развертывающего устройства.

Скорость фототелеграфирования. От скорости фото­ телеграфирования зависит время передачи бланка кар­ ты. Эта скорость фототелеграфирования характеризует­

Для барабанных разверток число строк, передаваемых в 1 мин, непосредственно равно числу оборотов бараба­ на в минуту. Скорость развертки изображения не может быть любой, она определяется шириной полосы частот канала связи и характером передаваемых материалов.

При работе по телефонным проводным, радиорелей­ ным и ультракоротковолновым линиям связи скорости передачи карт погоды размером 690X460 мм в совре­ менных фототелеграфных аппаратах, применяемых в ме­ теослужбе, могут быть не более 120—180 стр/мин.

21

Для коротковолновых каналов связи эти скорости обычно ниже и позволяют передавать карты погоды со

рость фототелеграфирования для удобства выражается в миллиметрах в секунду:

нуту, может быть охарактеризована произведением пло­

где 8 — шаг развертки, мм.

Выражая площадь строки через скорость Vx, по­ лучим

S = 0,6 • lO -W , [дм2/мин].

Иногда появляется необходимость сравнить скорость фототелеграфирования со скоростью телеграфа. Для этого надо рассчитать производительность фототеле­ графной аппаратуры, т. е. определить количество слов, передаваемых в 1 час. В этом случае полагают, что на 1 см2 площади бланка может быть размещено 100 слов, тогда производительность фототелеграфной аппаратуры a = 0,6Z87V [слов/час].

Разрешающая способность фототелеграфной системы

или четкость передачи деталей так же, как и разрешаю­ щая способность глаза, оценивается числом строк, при­ ходящихся на 1 мм изображения:

п — ~ [стр/мм].

Практически достаточно качественное воспроизведе­ ние мелких деталей, как уже было показано, дости­ гается при разрешающей способности 5 стр/мм. Для качественной передачи рукописного материала необхо­

22

Международным стандартом для фототелеграфной аппаратуры установлена разрешающая способность 4— 5 стр/мм. Такую же разрешающую способность имеет и фототелеграфная отечественная аппаратура, предна­ значенная для передачи карт погоды.

Модуль развертки. Модулем развертки, или модулем кооперации, в фототелеграфной аппаратуре называется

передачи карт погоды, предусмотрено два модуля раз­ вертки: 576 и 288. Модуль 576 обеспечивается при шаге подачи 0,265 мм/стр, а модуль 288 — при шаге подачи

0,53 мм/стр.

Передача изображения без масштабных искажений может быть обеспечена только при равных модулях раз­ вертки работающих фототелеграфных аппаратов. При неравных модулях изображение получается растянутым или сильно сжатым.

Метод модуляции и параметры электрического сиг­ нала. В фототелеграфных аппаратах передача сигналов по телефонным каналам проводных и радиорелейных линий связи осуществляется методом амплитудно-ча­ стотной модуляции (АЧМ)' специально вносимой вспо­ могательной частоты, по радиоканалу связи — методом частотной модуляции (ЧМ), где спектр детектирован­ ного фототелеграфного сигнала модулирует по частоте несущую частоту радиопередатчика.

В фототелеграфных аппаратах, предназначенных для позитивной передачи карт погоды, приняты следующие стандартные частоты при работе:

ратов по проводному и радиоканалу связи используются стандартные частоты радиоканала связи: 1500 гц — для передачи черного поля и 2300 гц — для передачи белого поля.

23

Точность синхронизации и фазирования. Во избежа­ ние геометрических искажений передаваемого изобра­ жения, возникающих из-за различия скоростей или фаз развертывающего и воспроизводящего элементов, их движения должны быть синфазными и синхронными. Фазирование положений растрэлементов осуществляет­ ся ручным или автоматическим способом.

При ручном фазировании в фототелеграфной аппа­ ратуре развертывающий элемент устанавливается вруч­ ную в начале приема так, чтобы фазы разверток пере­ дающего и приемного аппаратов совпали. Это дости­ гается путем замедления или ускорения работы двига­ теля, усилитель которого питается высокостабильной частотой (замедление работы электродвигателя проис­

циальными фазовыми сигналами, посылаемыми пере­ дающим аппаратом в начале или в конце каждой строки развертки в процессе всего периода передачи изобра­ жения.

В фототелеграфных аппаратах, предназначенных для передачи карт погоды, синхронность движения растрэлементов передающего и приемного аппаратов дости­ гается применением автономных синхронных электро­ двигателей, питающихся от камертонных генераторов с высокой стабильностью. Стабильность частоты при этом не ниже ± 5 -1 0~6 ее номинальной величины. Это откло­ нение частоты допускает перекос изображения прибли­ зительно равным 1 мм на 100 мм высоты принятого изо­ бражения.

Способ записи или воспроизведения. Воспроизводя­ щие, или синтезирующие, устройства различаются по ви­ дам записи: открытым и закрытым. При открытых спо­ собах записи образование элементов рисунка происхо­ дит на открытой для света бумаге в результате электро­

обыкновенную писчую бумагу с помощью электромеха­ нических устройств чернилами, карандашами или спе­ циальными иглами с применением копировальной бу­ маги.

24

В фототелеграфных аппаратах, изготавливаемых в

СССР и применяемых для приема карт погоды, исполь­ зуется только электрохимический способ записи. Основ­ ными преимуществами открытых способов записи перед закрытыми являются следующие:

—процесс воспроизведения изображения не требует затемнения и протекает на освещенной бумаге;

—при этих способах можно вести наблюдения за ходом приема и воспроизведения (можно производить подстройку аппаратуры);

—записывающее устройство проще по конструкции

инадежно в работе;

—принятый материал не требует дополнительной обработки после окончания приема.

При закрытых же способах записи принятый фото­ телеграфный сигнал предварительно преобразуемся в световой. Модуляция светового луча воздействует на светочувствительную фотопленку. При этом весь про­ цесс записи изображения сигнала (экспонирование, про­ явление и закрепление) требует затемнения. После про­ явления негатива и просушивания с него фотографиче­ ским способом копируются позитивы принятого изобра­ жения. Такой способ записи изображения требует много времени, очень дорого стоит и не позволяет в ходе приема производить корректировку фототелеграфного сигнала.

§ 5. ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ ЗАПИСЬ ИЗОБРАЖЕНИЯ

Электрохимическая запись изображения является са­ мым дешевым и наиболее простым способом регистра­ ции, который дает возможность получать сравнительно

. качественное изображение. В ней использована способ­ ность некоторых химических веществ изменять свою ок­ раску под воздействием электрического тока.

Электрохимическая бумага (ЭХБ) имеет прочную чисто-белую тонкую основу, пропитанную химическим реактивом (азокрасителем). Изображение получается в результате химической реакции при прохождении электрического тока. В электрохимической записи изо­ бражения применяются два вида электрохимической бу­

25

маги: анодно-щелочная и катодно-кислотная. Для запи­ си на анодно-щелочной бумаге последняя пропитывается раствором из ароматического амина, азотной соли на­ трия, цветообразующего компонента щелочи и некото­ рых других, менее важных для образования красителя веществ. Раствор находится в диссоциированном со­ стоянии, т. е. разложенным на ионы.

Сущность записи изображения на ЭХБ заключается в следующем. В электрическую цепь записи включаются анодные и катодные электроды, между которыми протя­ гивается влажная электрохимическая бумага. В резуль­ тате прохождения через электроды и влажную бумагу постоянного электрического тока происходит электриче­ ская реакция, вызывающая потемнение бумаги в месте контакта. В зависимости от способа пропитки потемне­ ние происходит на стороне, прилежащей к катоду при использовании катодно-кислотной бумаги, и на стороне, прилежащей к аноду при использовании анодно-ще­ лочной.

В зависимости от силы тока, протекающего через ЭХБ, меняется потемнение поля записи, т. е. плотность записи является функцией силы тока; Кроме того, при различных скоростях записи одному и тому же значению силы тока соответствуют различные плотности записан­ ного поля, при этом чем выше скорость записи, тем ниже плотность записанного поля. Плотность записи на ЭХБ не может быть выше определенной величины записи. Чрезмерное увеличение силы тока не приводит к увели­ чению плотности записи, но может привести к прого­ ранию бумаги.

Существующие в настоящее время отечественные сорта ЭХБ имеют 5—7 полутоновых градаций стандарт­ ного 12-польного полутонового клина. Наша промыш­ ленность выпускает четыре типа электрохимической бу­ маги: ЭХБ-1, ЭХБ-3, ЭХБ-4 и ЭХБ-6.

Электрохимическая бумага ЭХБ-1 — катодно-кислот» ная с записью изображений коричневого цвета на свет­ ло-желтом фоне, окрашивание происходит на стороне пишущей спирали (отрицательного электрода). Элек­ трохимическая бумага типа ЭХБ-3, ЭХБ-4 и ЭХБ-6 — анодно-щелочная с записью изображения черного цвета, окрашивание происходит на стороне пишущей линейки (анодного положительного электрода). В процессе рабо­

26

ты пишущий электрод, участвующий в электрохимиче­ ской реакции, сильно изнашивается. При записи на бу­ магу ЭХБ-1 изнашивается катод (спираль), а при запи­ си на анодно-щелочную бумагу — анод (линейка). По­ этому наиболее удобной в эксплуатации следует считать анодно-щелочную электрохимическую бумагу, так как на практике заменить изношенную линейку значительно проще, чем спираль.

Анодно-щелочная бумага типа ЭХБ-3, ЭХБ-4 и ЭХБ-6 обладает и другим важным преимуществом по сравнению с бумагой ЭХБ-1. Изображение, записанное на этих бу­ магах, получается черного цвета на чисто-белом фоне и не нуждается в последующей обработке, тогда как изо­ бражение, записанное на бумаге ЭХБ-1, нуждается в облучении солнечным светом или светом кварцевой лам­ пы для выбеливания фона бумаги. Из всех типов бумаг наилучшей является ЭХБ-4 и ЭХБ-6, которая по срав­ нению с бумагой ЭХБ-3 _имеет более прочную белую подложку (фон), изготовленную из высших сортов бу­ маги, имеет выше контрастность и несколько повышен­ ную разрешающую способность. Изображение на ней записывается черно-фиолетовым цветом.

Вся электрохимическая бумага имеет влажность 30—40%. Бумага выпускается в рулонах длиной бумаж­ ной ленты 25 м. Ширина 486 мм, диаметр рулона 60 мм. Бумажная лента наматывается на прессшпановую трубку, пропитанную лаком'. С концов трубка закры­ вается капроновыми втулками, служащими подшипни­ ками для центров кассеты приемного фототелеграфного

аппарата.

Для предотвращения от высыхания рулон электрохи­ мической бумаги герметически упаковывается в поли­ этиленовый чехол. Рулоны в таких чехлах укладыва­ ются в картонные коробки, на которых указывается наименование бумаги, дата выпуска, фабрика-изготови­ тель и правила ее хранения.

§ 6 .'ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ

Как уже говорилось, для превращения оптических плотностей элементарных площадок в электрические сигналы в фототелеграфных аппаратах применяются фотопреобразователи. Фотоэлектрический способ преоб­

27

разования яркостей элементарных площадок в электри­ ческие сигналы основан на использовании явления вне­ шнего или внутреннего фотоэффекта. При внешнем фо­ тоэффекте некоторые вещества при определенных усло­ виях, поглощая световую энергию, излучают электроны за пределы облучаемого вещества. При внутреннем фо­ тоэффекте некоторые вещества, поглощая свет, изме­ няют свою электропроводность, не излучая при этом электронов за пределы вещества. Таким образом, к фо­ топреобразователям с внешним фотоэффектом относят­ ся фотоэлементы и фотоэлектронные умножители, к фо­ топреобразователям с внутренним эффектом — фотосо­ противления и фотодиоды. В современной фототеле­ графной аппаратуре в качестве преобразователей используются только фотопреобразователи с внешним фотоэффектом.

В фотоэлектрических преобразователях с внешним фотоэффектом электрический ток насыщения /ф по за­ кону А. Г. Столетова прямо пропорционален падающему световому потоку Ф (при этом принимается спектраль­ ный состав света постоянным):

г'ф = ЛФ,

где k — коэффициент пропорциональности или чувстви­ тельности освещаемой поверхности.

В передающих фототелеграфных аппаратах, исполь­

28

вакуумную или газонаполненную стеклянную колбу 3. Катод располагается непосредственно на внутренней поверхности колбы или на металлической пластинке. Анодом служит металлическая сетка или кольцо. От анода и катода имеются выводы для соединения с внеш­ ней электрической цепью.

Фотоэлемент имеет следующие характеристики: све­ товую, вольтамперную, инерционную, собственных шу­ мов, темнового тока, стабильности параметров во вре­ мени.

С в е т о в а я х а р а к т е р и с т и к а ф о т о э л е м е н - т а показывает зависимость тока во внешней цепи фото­ элемента /ф от светового потока Ф при условии, что на­ пряжение между анодом и катодом равно или превы­ шает напряжение насыщения и выражается формулой

г’ф = А"0Ф,

где Ко — чувствительность фотоэлемента, которая опре­ деляется как величина фототока, возникающего в фото­ элементе при падении на фотокатод светового потока,

ставляет собой зависимость тока i$ во внешней цепи фотоэлемента от разности потенциалов между анодом и катодом при постоянном световом потоке. Вольтамперной характеристикой пользуются при выборе режима работы фотоэлемента.

И н е р ц и о н н о с т ь ф о т о э л е м е н т а . Фотоэле­ мент с большой инерционностью, как правило, сильно искажает форму кривой фототелеграфного сигнала. Оценку инерционности обычно производят по ампли­ тудно-частотной характеристике фотоэлемента. Для ва­

вцели фотоэлемента и постоянном световом потоке. Для нормальной работы фотопреобразователя собствен­ ные шумы фотоэлемента должны быть минимальными,

впротивном случае при большом усилении собственные шумы фотоэлемента также усиливаются и могут быть записаны на приемном аппарате. Как и инерционность,

29