УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАБЛЮДЕНИЯ ОБЪЕКТА В РАССЕИВАЮЩЕЙ СРЕДЕ

Полезная модель относится к телевизионной технике, в частности, к средствам наблюдения объектов, находящихся в рассеивающей среде, например, в мутной воде, тумане и т.п.
Известно устройство наблюдения объектов сквозь рассеивающую среду, содержащее объектив, N-спектрозональных телевизионных каналов, каждый из которых включает в себя оптически связанные светофильтр, диафрагму и формирователь телевизионного сигнала, к выходу которого подключен вход предварительного усилителя, выход которого является выходом спектрозонального телевизионного канала, N-1 блоков формирования сигналов наблюдения, выходы которых подключены к соответствующим входам блока регистрации, выход первого спектрозонального телевизионного канала подключен к входу распределителя сигналов, выходы которого подключены к первым входам соответствующих блоков формирования сигналов наблюдения, вторые входы которых соединены с выходами соответствующих спектрозональных телевизионных каналов, выход генератора тактовой частоты подключен к входу формирователя сигналов управления разверткой по горизонтали, выход которого подключен к управляющему входу формирователя телевизионного сигнала каждого спектрозонального телевизионного канала, причем каждый блок формирования сигналов
наблюдения содержит последовательно соединенные аттенюатор, вычитатель и фильтр нижних частот, выход которого является выходом блока формирования сигналов наблюдения, первым и вторым входами которого являются вход аттенюатора и второй вход вычитателя, соответственно, а объектив оптически связан с каждым светофильтром всех N-спектрозональных телевизионных каналов; объектив и светофильтр первого спектрозонального телевизионного канала выполнены из кварца или флюорита, введены два измерительных канала падающего светового потока, блок деления, генератор опорного сигнала и блок сравнения, первый и второй входы которого подключены к выходам, соответственно, генератора опорного сигнала и блока деления, первый и второй входы которого соединены с выходами, соответственно, первого и второго измерительных каналов, каждый из которых содержит оптически связанные светофильтр и фотоэлектрический преобразователь, выход которого подключен к входу усилителя, выход которого является выходом измерительного канала, при этом выход блока сравнения подключен к управляющему входу предварительного усилителя первого спектрозонального телевизионного канала, SU 1376418.
Недостатком этого устройства является высокая сложность ввиду многоканальности, необходимость предварительного изучения спектрозональных зависимостей рассеивающего слоя в реальном времени.
Известно устройство для наблюдения объекта в рассеивающей среде, включающее источник непрерывного оптического излучения в виде средства для сканирования объекта осветительным пучком с последовательным освещением при этом отдельных участков объекта. Устройство включает также телевизионную камеру, блок управления и монитор; выход блока управления соединен со входом телевизионной камеры; устройство, кроме того, включает блок гашения в виде вентильной схемы, блок аналого-цифрового преобразования (АЦП), блок памяти, цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП), GB 2057220.
Данное техническое решение принято за прототип настоящей полезной модели.
В этом устройстве объект наблюдения освещают источником непрерывного излучения и достигают уменьшения величины помех за счет сужения поля зрения телевизионной камеры. С целью увеличения дистанции до объекта наблюдение осуществляется последовательно узкими полями зрения («окнами»), что позволяет увеличить интенсивность освещения и уменьшить помехи.
Недостатком прототипа является то обстоятельство, что сканирующий источник непрерывного излучения, освещающий объект наблюдения последовательно по частям, обусловливает значительную задержку формирования изображения на мониторе, то есть, отсутствует возможность наблюдения объекта в реальном времени. Кроме того, конструкция и эксплуатация устройства-прототипа являются довольно сложными ввиду наличия механического привода источника излучения, обеспечивающего сканирование и требующего постоянного обслуживания, а также из-за необходимости последовательного выполнения аналого-цифровых и цифро-аналоговых преобразований, что требует наличия блоков АЦП, ЦАП и промежуточного блока памяти.
Задачей настоящей полезной модели является обеспечение возможности наблюдения объекта на мониторе в реальном времени, а также упрощение конструкции устройства и его эксплуатации.
Согласно полезной модели устройство для наблюдения объекта в рассеивающей среде, включающее источник непрерывного оптического излучения, направленный на объект наблюдения, телевизионную камеру, блок управления и монитор, при этом первый выход блока управления соединен со входом телевизионной камеры, дополнительно содержит первый и второй блоки согласования, блок селекции служебного сигнала, блок селекции полезного сигнала, усилитель полезного сигнала и сумматор, при этом выход телевизионной камеры соединен со входом
первого блока согласования, выход которого соединен с первым входом блока селекции полезного сигнала и со входом блока селекции служебного сигнала, выход которого соединен с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с выходом усилителя полезного сигнала, первый вход которого соединен с выходом блока селекции полезного сигнала, второй вход которого соединен со вторым выходом блока управления, третий выход которого соединен со входом монитора, а его четвертый выход соединен со вторым входом усилителя полезного сигнала, причем вход второго блока согласования соединен с выходом сумматора, а выход второго блока согласования соединен со входом блока управления.
Заявителем не выявлены технические решения, тождественные заявленной полезной модели, что позволяет сделать вывод о ее соответствии критерию «новизна».
Сущность полезной модели иллюстрируется чертежом, на котором изображена блок-схема устройства.
Устройство включает источник 1 непрерывного оптического излучения, представляющий в конкретном примере «Прибор световой подводный «Фаворит-ПСП» (ВНИИТ, Санкт-Петербург, Россия). Источник 1 направляет свет на объект 2 наблюдения, находящийся в рассеивающей среде, в частности, в мутной воде водоема. В конкретном примере объектом наблюдения является телевизионная испытательная таблица. Устройство также включает телевизионную камеру 3 типа WAT902DM2 в герметичном корпусе, производимую фирмой WATEC, блок 4 управления, представляющий собой контроллер SSC-1000P SAMSUNG. Для формирования изображения и наблюдения объекта служит монитор 5, в частности, жидкокристаллический типа L1730S фирмы «LG». Устройство содержит первый 6 и второй 7 блоки согласования, выполненные на базе микросборок К26ХА18 и K27D02, соответственно; блок 8 селекции служебного сигнала и блок 9 селекции
полезного сигнала выполнены на базе микросборок К26ХА18; усилитель 10 полезного сигнала выполнен на базе микросборки 27ХА12; сумматор 11 выполнен на базе микросборки К27 D02. Устройство питается от блока питания PU-221 (на чертеже не показан).
Первый выход блока 4 управления соединен со входом телевизионной камеры 3, выход которой соединен со входом первого блока 6 согласования, выход которого соединен с первым входом блока 9 селекции полезного сигнала и со входом блока 8 селекции служебного сигнала. Полезным является сигнал, несущий информацию о наблюдаемом объекте, а служебным - сигнал синхронизации телевизионной камеры. Выход блока 8 соединен с первым входом сумматора 11, второй вход которого соединен с выходом усилителя 10 полезного сигнала. Первый вход усилителя 10 соединен с выходом блока 9, второй вход которого соединен со вторым выходом блока 4 управления, третий выход которого соединен со входом монитора 5. Четвертый выход блока 4 соединен со вторым входом усилителя 10, причем вход второго блока 7 согласования соединен с выходом сумматора 11, а выход блока 7 соединен с входом блока 4 управления.
Устройство работает следующим образом.
Источник 1 непрерывного оптического излучения освещает объект 2 наблюдения. Источник 1 непрерывного оптического излучения должен иметь силу света, достаточную для обеспечения работы телевизионной камеры 3 и для компенсации потерь света в толще среды между источником 1, объектом 2 и камерой 3.
Поверхность объекта и микрочастицы взвеси, находящиеся в освещенной среде, переизлучают свет источника, создавая помеху обратного рассеивания.
Телевизионная камера 3 преобразует когерентное излучение от объекта (полезный сигнал) и некогерентное излучение, образованное микрочастицами (помеха обратного рассеяния или «дымка»), в
телевизионный сигнал. При наблюдении объекта в рассеивающей среде уровень сигнала помехи в несколько раз превышает уровень полезного сигнала. Сигнал с выхода камеры 3 поступает через блок 6 согласования на входы блока 8 селекции служебного сигнала и блок 9 селекции полезного сигнала. Блок 6 обеспечивает требуемую для подачи в блоки 8 и 9 амплитуду сигнала. Блок 8 селекции служебного сигнала выделяет синхронизирующую часть телевизионного сигнала (0-0,3 В) и подает этот сигнал на первый вход сумматора 11. Блок 9 селекции полезного сигнала выделяет информативную часть сигнала. Этим процессом управляет блок 4 посредством подачи управляющего сигнала с его второго выхода на второй вход блока 9. С выхода блока 9 сигнал, соответствующий амплитуде выделенной информативной части полезного сигнала, подается на первый вход усилителя 10 полезного сигнала, где усиливается в соответствии со значением управляющего сигнала, подаваемого с четвертого выхода блока 4 управления на второй вход усилителя 10. Коэффициент усиления при этом определяется указанным выше управляющим сигналом. С выхода усилителя 10 сигнал поступает на второй вход сумматора 11. Сумматор 11 предназначен для преобразования полезного и служебного сигналов в единый стандартный телевизионный сигнал, который через второй блок 7 согласования поступает на вход блока 4 управления и затем с третьего выхода блока 4 поступает на вход монитора 5. Блок 7 согласования формирует сигнал с требуемой для подачи в блок 4 амплитудой. В блоке 4 управления осуществляется обратная связь сигнала, поступающего с выхода блока 7, и сигналов, идущих с выходов 1, 2, 3, 4 блока 4.
Заявленное устройство предусматривает освещение объекта целиком, а не по частям, как это имеет место в прототипе. При этом заявленное устройство обеспечивает уменьшение величины помех за счет избирательной амплитудной селекции полезной части телевизионного
сигнала, осуществляемой в телевизионном тракте, а не за счет сужения поля зрения телевизионной камеры.
В результате настоящая полезная модель обеспечивает возможность наблюдения объекта на мониторе в реальном времени.
Кроме того, в заявленном устройстве исключен механический привод источника излучения, обеспечивающий сканирование и последовательное освещение объекта наблюдения по частям. Благодаря этому, а также исключению необходимости наличия блоков АЦП и ЦАП, значительно упрощаются конструкция и эксплуатация устройства.
Полезная модель обеспечивает возможность получения четких ТВ-изображений в условиях, при которых прямое наблюдение объекта невозможно. Эффективность технического решения подтверждена экспериментальными наблюдениями объектов, находящихся в толще воды за пределом видимости. Устройство относится к ТВ-системам замкнутого типа и может быть использовано, в частности, в подводных телеуправляемых аппаратах, а также в системах наружного наблюдения в различных средах.