УСТРОЙСТВО ДЛЯ СКОРОСТНОЙ РЕГИСТРАЦИИ ИЗОБРАЖЕНИЙ

Полезная модель относится к телевизионной технике и может использоваться в устройствах с повышенной помехозащищенностью для скоростной цифровой видеосъемки при обработке и передаче видеосигналов быстропротекающих процессов в условиях воздействия мощных электромагнитных помех.
Известно устройство для скоростной регистрации изображений [1], содержащее корпус с несущими конструктивными элементами, в корпусе размещены электронный блок обработки видеоинформации, связанный через соединительный разъем с кабелем связи, входной объектив, оптический вход которого связан с изображением регистрируемого объекта, а выход - с каналом обработки видеоинформации, содержащим оптически связанные фокусирующий объектив и электронно-оптический преобразователь, а также модуль управления, при этом выходы модулей управления каналов обработки информации подключены к входам электронного блока обработки видеоинформации.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является устройство для скоростной регистрации изображений [2], содержащее видеокамеру, оптический вход которой связан через проекционный объектив с выходом электронно-оптического преобразователя, оптический вход которого связан через входной объектив с изображением регистрируемого объекта, выход видеокамеры соединен через кабель связи с контроллером блока приема и обработки информации, соединительные разъемы, интерфейсный модуль, источник электропитания, программируемый высоковольтный источник электропитания и последовательно соединенные программируемый формирователь временных интервалов задержки, программируемый формирователь длительности затворного импульса и формирователь высоковольтного наносекундного затворного импульса, вход интерфейсного модуля связан через соответствующий соединительный разъем с кабелем связи, а выход с информационными входами программируемого высоковольтного источника электропитания, программируемого формирователя временных интервалов задержки и программируемого формирователя длительности затворного импульса, причем выход программируемого высоковольтного источника электропитания подключен к управляющему входу формирователя высоковольтного наносекундного затворного импульса, выход которого подключен к затвору электронно-оптического преобразователя, а запускающий вход программируемого формирователя временных интервалов задержки подключен к входу "ПУСК" устройства.
Известные устройства [1, 2] обладают низкой помехозащищенностью от электромагнитных помех, возникающих при кратковременных высокоэнергетических процессах, что ограничивает возможности при видеосъемке процессов, протекающих в наносекундном диапазоне.
Кратковременная мощная электромагнитная помеха, которая наводится в кабелях связи (не волокнооптических) может вызывать не только сбой при обработке информации в устройстве, но даже вывести из строя оборудование.
Для электропитания таких устройств используются внешние источники питания, подключенные через электрический кабель к устройству, содержащему вторичный маломощный источник питания (например, аккумулятор), который требует подзарядки от внешнего источника питания. Поэтому упомянутый электрический кабель, предназначенный для передачи электроэнергии, наиболее подвержен воздействию мощной электромагнитной помехи, что отражается на работоспособности устройства.
Технический результат, заключающийся в повышении помехозащищенности устройства, достигается в устройстве для скоростной регистрации изображений, содержащее электронно-оптический преобразователь, оптический узел, обеспечивающий проецирование сфокусированного изображения быстродвижущегося объекта или быстропротекающего физического процесса на поверхность фотокатода электронно-оптического преобразователя, интерфейсный модуль с обеспечением волоконно-оптической информационной связи с электронной вычислительной машиной, формирователь управляющих импульсов, выход которого подключен к управляющему входу программируемого микропроцессора, связанного с электронно-оптическим преобразователем и интерфейсным модулем, источники электропитания, тем, что оно содержит управляемые ключи защиты от воздействия сигнала внешней электромагнитной помехи, входы которых соединены с внешним источником электропитания, при этом выход первого ключа подключен к шине питания функциональных узлов устройства, выход второго ключа соединен с управляющим входом вторичного источника электропитания, обеспечивающего электропитание функциональных узлов устройства во время воздействия внешней электромагнитной помехи, причем вход формирователя управляющих импульсов соединен со входом ПУСК устройства, а управляющие входы первого и второго ключей подключены ко входу ПРЕДЗАПУСК устройства.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где:
на фиг. 1 показана функциональная схема устройства;
на фиг. 2 приведена временная диаграмма сигналов, формируемых при работе устройства.
Устройство (фиг. 1) содержит электронно-оптический преобразователь 1 (ЭОП), оптический узел 2, обеспечивающий проецирование сфокусированного изображения быстродвижущегося объекта или быстропротекающего физического процесса на поверхность фотокатода 3.
Устройство содержит также программируемый микропроцессор 4 интерфейсный модуль 5 с обеспечением волоконно-оптической информационной связи с электронной вычислительной машиной (не показана), формирователь 6 управляющих импульсов, выход которого подключен к управляющему входу программируемого микропроцессора 4, связанного с ЭОП 1 и интерфейсным модулем 5, управляемые ключи 7 и 8 защиты от воздействия сигнала внешней электромагнитной помехи, внешний 9 и вторичный 10 источники электропитания.
Входы ключей 7 и 8 соединены с внешним источником 9 электропитания.
При этом выход первого ключа 7 подключен к шине 11 питания функциональных узлов устройства, а выход второго ключа 8 соединен с управляющим входом вторичного источника 10 электропитания, обеспечивающего электропитание функциональных узлов устройства во время воздействия внешней электромагнитной помехи.
Вход формирователя 6 управляющих импульсов соединен со входом ПУСК 12 устройства, а управляющие входы ключей 7 и 8 подключены ко входу 13 ПРЕДЗАПУСК устройства.
Внешний источник питания 9 соединен силовым кабелем 14 через разъем со входами ключей 7 и 8.
Конструктивные элементы и функциональные узлы устройства расположены в экранирующем защитном корпусе 15, выполняющем роль электромагнитного экрана.
Устройство работает следующим образом.
В программируемом микропроцессоре 4, связанным с ЭОП 1, записана программа управления, обеспечивающая установку параметров (длительность затвора ЭОП 1, задержку его срабатывания, коэффициент усиления ЭОП и др.).
1
пит.внешн.
пит.внутр.
В момент времени t (фиг. 2) по оптоэлектронной линии связи подается сигнал ПРЕДЗАПУСК - импульс, который переводит электропитание устройства с внешнего источника 9 U на внутренний источник 10 U на все время действия помехи и время регистрации и передачи данных (в удаленный компьютер, память или любое другое устройство).
При этом ключ 7 служит для подключения-отключения внешнего источника питания 9 к устройству, а ключ 8 для отключения-подключения внутреннего источника 8 питания.
2
2
3
Сигнал ПУСК, поступающий в момент времени t, запускает процесс регистрации в интервале времени t-t, обработки сигнала и вывода данных в удаленный компьютер, находящийся в зоне, недоступной для помех.
Передача сигналов ПУСК и ПРЕДЗАПУСК устройства осуществлятся по волоконно-оптическим линиям 12 и 13, не подверженным воздействию элекромагнитной помехи.
Управляемые ключи защиты от воздействия сигнала внешней электромагнитной помехи выполнены с использованием элементов оптоэлектроники для приема по волоконно-оптическим линиям связи 12 и 13 управляющих сигналов ПУСК и ПРЕДЗАПУСК.
Изображение поступает на вход оптического узла 2, обеспечивающего фокусировку изображения на фотокатод 3 ЭОП 1 с ПЗС-матрицей (на чертежах не показана).
При съемке быстропротекающего процесса в устройстве реализуется метод синхронной высокоскоростной съемки. В то время, когда происходит обработка предыдущего кадра видеоинформации в одном канале, другой канал может начать принимать и обрабатывать следующий кадр видеоинформации.
Источники 7 и 8 электропитания обеспечивают необходимые энергетические параметры функциональных узлов устройства.
Программируемый микропроцессор 4 обеспечивает формирование сигналов считывания и стробирования ПЗС-матрицы по заданной программе, управление затвором ЭОП 1 и управление временными параметрами экспозиции и ее задержки относительно пускового сигнала, а так же регулировку коэффициента усиления ЭОП 1.
-8
ЭОП 1 с наносекундным затвором обеспечивают преобразование изображения процесса или движущегося с большой скоростью объекта с временем экспозиций до 10 с.
Объем буферной памяти ПЗС-матрицы позволяет обеспечить покадровую запись изображений объектов с необходимой дискретностью и качеством.
4
По окончанию импульса в момент t устройство вновь переводится на питание от внешнего источника 9.
Устройство формирует последовательные временные кадры регистрируемого изображения, которые запоминаются на кристалле ПЗС (не показана). Передача данных осуществляется через интерфейсный модуль 5 и волоконно-оптическую линию 16 связи в удаленную ЭВМ для последующей обработки изображений динамических процессов.
Таким образом, во время регистрации быстродействующего процесса устраняется негативное воздействие мощной импульсной электромагнитной помехи по силовому кабелю 14 на элементы и узлы устройства.
В известных устройствах мощная электромагнитная помеха, сопровождающая исследуемый процесс, наводит на проводах питания импульс значительной амплитуды, что часто вызывает не только сбой в работе аппаратуры, но и выход ее из строя.
В предлагаемом устройстве исследуемый процесс регистрируется в коротком интервале времени, во время которого от устройства отключены провода внешнего источника питания и наведенный электромагнитной помехой на указанных проводах электрический импульс не влияет на электронные узлы прибора.
Время, в течение которого питание прибора осуществляется от встроенного источника питания, определяется длительностью мощной электромагнитной помехи, которая как правило, не превышает величину от десятков до сотен микросекунд. Только в течение этого времени необходимо осуществлять питание от встроенного источника питания. Этим требованием определяется и необходимая электрическая емкость внутреннего источника 8 питания.
Переключение электропитания устройства с внешнего источника 9 на внутренний 8 источник и обратно осуществляется с учетом того, что напряжение питания электронных модулях устройства не должно измениться и их работа не должна прерываться.
Оптический узел 2 с объективами, призмами и зеркалами (на фиг. 1 не показаны) являются стандартными и изготавливаются на предприятиях оптической промышленности.
Электронно-оптический преобразователь 1 является матричным твердотельным фоточувствительным прибором, который изготавливается на предприятии электронной техники. Электронные узлы и элементы устройства для скоростной регистрации изображений реализованы на элементах цифровой вычислительной техники, находящихся в серийном изготовлении.
Предлагаемое устройство обладает повышенной помехозащищенностью по отношению к известным устройствам того же назначения.
Устройство прошло промышленные испытания, может быть многократно воспроизведено и соответствует критерию «промышленная применимость».
Источники информации:
1. Патент РФ на полезную модель №63153, М.Кл. H04N 5/235, опублик. 10.05.2007.
2. Патент РФ на полезную модель №53523, М.Кл. H04N 5/235, опублик. 10.05.2006 г.