Рабочая программа науки утверждена постановлением Совета Ферганского филиала Ташкентского университета информационных технологий имени Мухаммада ал-Хоразмий от 30 августа 2022 года №1

9.3. Особенности построения импульсных телевизионных систем наблюдения за быстродвижущимися объектами

Импульсные телевизионные системы осуществляют преобразование изображений быстродвижущихся объектов в последовательность неподвижных изображений, фиксирующих отдельные фазы движения, предъявляемых затем на достаточно длительное время наблюдателю или вводимых в ЭВМ. В автоматических системах это время должно быть согласовано с быстродействием машины.

На рис. 9.1 приведена обобщенная структурная схема импульсной телевизионной системы, предназначенной для визуального наблюдения за быстродвижущимися объектами и быстропротекающими процессами. Одним из основных элементов этой схемы является устройство экспонирования фотопреобразователя. В качестве устройств экспонирования можно использовать различные электронные, электрооптические и механические затворы. Последние, однако, не позволяют получать малые времена экспонирования, не допускают внешней синхронизации при широком изменении его частот и обладают рядом других эксплуатационных недостатков. Более удобны электрооптические затворы, в качестве которых используются электронно-оптические преобразователи, сочленяемые с передающей трубкой или ПЗС, жидкокристаллические ячейки и ряд других.

Рис.9.1. Обобщенная структурная схема импульсной телевизионной системы, предназначенной для визуального наблюдения за быстродвижущимися объектами и быстропротекающими процессами

Супервидиконы позволяют использовать в качестве электронного затвора секцию фотокатод-мишень. При этом на фотокатод трубки или на специальный электрод, расположенный между фотокатодом и мишенью, подаются прямоугольные импульсы напряжения, регулирующие процесс отпирания и запирания фототока и, следовательно, время накопления зарядов на мишени. Режим электронного затвора можно применить также в матрицах ПЗС, для чего импульс напряжения, подаваемый в секцию накопления, следует уменьшить по времени по сравнению с длительностью полукадра. Однако применение режима электронного затвора в матрицах ПЗС ограничено тем, что частота следования экспонирующих импульсов должна всегда соответствовать частоте полукадров, а срез импульсов должен совпадать с началом обратного хода кадровой развертки. Подобное требование часто входит в противоречие с параметрами движения объекта (моментом его появления в поле зрения камеры, частотой вращения и т.д.).

Экспонирование фотопреобразователя удобно осуществлять также с помощью импульсных источников света - импульсных ламп и лазеров, освещающих объект, что целесообразно и с энергетической точки зрения для активных систем. В этом плане следует отметить, что современные передающие трубки способны работать с предельно короткими световыми импульсами, излучаемыми лазерами. Однако при этом существенное влияние приобретают посторонние источники света, воздействующие на объект в паузах между рабочими экспонированиями, например дневное освещение. Если в системе используется высокочувствительная передающая трубка, то даже незначительные посторонние засветки могут существенно ухудшить качество изображения. В этом случае приходится применять затворное устройство как средство устранения посторонних засветок. Следует отметить, что недостатком импульсных источников света является трудность, а порой и невозможность изменения времени экспонирования при изменении скорости перемещения объекта.
Использование импульсной засветки матрицы ПЗС, осуществляемой во время обратного хода кадровой развертки, позволяет упростить конструкцию матрицы, отказавшись от секции памяти. При этом накопление зарядов в потенциальных ямах производится во время обратного хода кадровой развертки, а вывод зарядов в выходной регистр осуществляется во время прямого хода непосредственно из секции накопления. Подобный режим работы позволяет также использовать типовую матрицу, в которой обе секции выполняют функцию секции накопления, что приводит к увеличению поперечной разрешающей способности телевизионного датчика.
Для визуализации наблюдаемого процесса необходимо предъявлять изображение каждой его фазы наблюдателю в течение достаточно длительного времени. Длительность воспроизведения изображения должна быть такой, чтобы наблюдатель мог осмыслить полученную информацию и принять соответствующее решение. Эта задача выполняется с помощью специального устройства регулируемой памяти. Назначение устройства памяти заключается в хранении считанной с накопителя информации и многократном генерировании видеосигнала с частотой, равной стандартной частоте кадров. Длительность хранения информации зависит от частоты экспонирования передающей трубки или ПЗС, назначения системы и ряда других факторов. В качестве устройств памяти можно использовать видеомагнитофоны, особенно если они позволяют воспроизводить изображения с замедленной скоростью вплоть до осуществления режима стоп-кадра, а также специальные запоминающие электронно-лучевые трубки, например, трубку с окисно-кремниевой мишенью - литокон. Наиболее перспективными, однако, являются цифровые устройства памяти.
В составе телевизионной системы рассматриваемого назначения должно быть предусмотрено специальное устройство, осуществляющее выбор фазы быстропротекающего процесса, предназначенной для очередной записи. Таким устройством является датчик положения объекта в пространстве, основанный на фотоэлектрическом, магнитном или механическом, т. е. контактном, принципе действия. Датчик генерирует импульсы напряжения в определенные моменты времени. Эти импульсы запускают устройство экспонирования фотопреобразователя и через командный блок управляют устройством памяти. При необходимости изменять частоту управляющих импульсов в широких пределах, что диктуется обычно соответствующим изменением скорости перемещения объекта, наиболее удобно использовать фотоэлектрический датчик, оптически связанный с самим объектом. Управляющие импульсы легко могут быть задержаны на необходимое время, что позволяет плавно регулировать фиксируемое положение объекта относительно некоторого опорного момента времени.
Наконец в схеме предусматривается устройство управления коммутирующим лучом передающей трубки, необходимое в тех случаях когда частота управляющих импульсов, поступающих с датчика положения объекта, асинхронна по отношению к частоте кадров. В этой ситуации специфика работы по памяти трубок с накоплением энергии требует, чтобы экспонирование и считывание зарядов с мишени осуществлялось в различных (как правило, в соседних) кадрах, что и обеспечивается указанным устройством.