г. Алматы, ул. Шевченко, 95, телефон/факс: 923397

 
 

Телевизионные системы для народного хозяйства

В последние десятилетия все более расширяется область применения ТВ систем в народном хозяйстве. В технологических АСУ эти системы используются для дистанционного контроля и наблюдения тех или иных объектов и процесса производства. В промышленности ТВ автоматы и полуавтоматы позволяют контролировать форму и размеры объектов, их число, качество обработки поверхностей, температуру расплава и т. д. На транспорте ТВ системы эффективно используются для контроля и управления движением (обзор ситуации на взлетно-посадочной полосе, осмотр подводной части судов, льдин и айсбергов и др.). В медицине обучение студентов обязательно включает наблюдение с помощью цветных ТВ систем проводимых хирургом операций. При пилотируемых космических полетах ТВ системы обеспечивают как двустороннюю визуальную связь с космонавтами, так и ряд вспомогательных функций — наблюдение за ходом стыковки космических кораблей, обзор состояния двигателей и солнечных батарей, контроль за правильностью ориентации антенн и т. д. С помощью устанавливаемой на ИСЗ телевизионной аппаратуры передаются ценные метеорологические данные, а также информация для исследования природных ресурсов Земли.

По функциональному назначению все многообразие используемых в народном хозяйстве ТВ систем может быть разделено на два класса:

    · системы передачи изображений из труднодоступных мест или мест, где присутствие человека невозможно или нежелательно; · системы дистанционного анализа объектов передачи по их светооптическим характеристикам.

Задачей систем первого класса является воспроизведение изображений передаваемых объектов в том виде, как их наблюдал бы человек при непосредственном восприятии, поэтому по общей структуре построения они мало отличаются от обычных систем вещательного ТВ. Отечественной промышленностью освоено серийное производство таких систем, получивших название промышленных телевизионных установок (ПТУ). Все выпускаемые серийно ПТУ являются черно-белыми системами, работающими в вещательном стандарте. Различные типы установок в зависимости от их конкретного назначения отличаются между собой числом камер, оптическими системами, числом ВКУ и конструктивным оформлением, обеспечивающим работу в различных механических и климатических условиях. Ближайшей перспективой развития таких систем является создание цветных ПТУ, которые уже находятся в стадии разработки, более далекой — создание стереоцветных ПТУ.

Системы дистанционного анализа объектов передачи по их светооптическим характеристикам весьма многообразны как по решаемым задачам, так и по вариантам построения. Они могут работать в стандарте ТВ вещания, в малокадровом режиме, малострочном и однострочном. Системы могут работать в широком диапазоне, перекрывающем всю видимую область спектра, или в отдельных спектральных интервалах как в пределах видимой, так и в УФ и ИК областях спектра. Полученная информация может быть представлена в виде изображений на экране ВКУ (чернобелых или отображенных в условных цветах), графических изображений на специальных дисплеях, в виде цифровой индикации и т. д. Все это обусловливает необходимость более детального рассмотрения основных видов систем этого класса и перспектив их дальнейшего развития.

Простейшими являются однозональные ТВ системы, не регистрирующие изменения степени поляризации лучистого потока. В зависимости от назначения в них используются преобразователи свет — сигнал, характеристики спектральной чувствительности которых либо ограничены в узких областях спектра, в том числе в УФ или ПК области, либо перекрывают относительно широкий спектральный диапазон. В целом спектральный диапазон электромагнитных волн, применяемый в ТВ, ограничен пределами от 0,25. до 2,5 мкм. Ниже левой границы начинается заметное взаимодействие лучистой энергии с веществом, выше правой — собственное тепловое излучение практически всех тел превышает отраженное излучение. Следует отметить, что именно в этом диапазоне сосредоточено свыше 95% энергии, излучаемой Солнцем. Разработанные к настоящему времени передающие ТВ трубки позволяют перекрыть весь этот диапазон с достаточной чувствительностью.

Рассматриваемые системы предназначены для дистанционного объективного анализа пространственно-временного распределения лучистого потока объекта передачи. Поэтому все системы этого класса должны обеспечивать получение сигнала, размах которого в момент сканирования был бы с высокой степенью точности пропорционален величине лучистого потока в соответствующей точке светового поля объекта. Телевизионные системы, в которых точно соблюдается указанная выше зависимость, получили название фотометрических [76]. Фотометричность ТВ систем достигается введением специальных калибровочных устройств, позволяющих установить однозначное соответствие между величинами лучистых потоков и значениями сигналов, применением высокостабильных преобразователей свет — сигнал, точных разверток и др. Основное направление развития таких систем связано с улучшением качественных показателей и фотометрических свойств.

Распределение сигнала на выходе фотометрической ТВ системы объективно отображает реальные характеристики объекта передачи — форму, линейные размеры, площадь, геометрическое расположение, состояние и свойства поверхности, динамику изменения этих параметров во времени. В зависимости от характера дальнейшей обработки полученного сигнала различают полуавтоматические системы, выходным продуктом которых являются определенные количественные или качественные характеристики, позволяющие оператору принять то или иное решение, и автоматические ТВ системы (телевизионные автоматы) [77]. В последних сигнал с выхода фотометрической ТВ системы после соответствующей обработки используется в качестве управляющего сигнала устройств автоматического управления. Телевизионные автоматы широко используются в промышленности для бесконтактного определения линейных размеров и площадей объектов и их деталей, измерения температуры расплава, подсчета числа частиц в пределах заданного контура и т. д. В перспективе ТВ автоматы должны получить опережающее развитие, выполняя большинство задач, возлагаемых в настоящее время на полуавтоматические системы.

Существенного расширения круга задач, решаемых с помощью ТВ систем, достигают, применяя спектрозональные ТВ системы (СТС). Под СТС понимается ТВ система, предназначенная для одновременного анализа пространственно-временного распределения наблюдения (ЗН). Спектрозональные системы при одновременном наблюдении (измерении) сигналов от нескольких зон дают возможность не только различить все объекты, но и произвести их классификацию [78].

В настоящее время СТС широко используются при исследовании природных ресурсов с борта ИСЗ. В американской системе Landsat использована спектрозональная ТВ установка, обеспечивающая наблюдение земной поверхности в трех спектральных интервалах: 475—575, 580—680 и 690—830 нм. Переданные на Землю сигналы после соответствующей обработки подаются на лазерную репродукционную установку, с помощью которой воспроизводятся фотоснимки земной поверхности в условных цветах. Хорошие результаты получены при работе советских экспериментальных спутников, на которых были установлены многозональные ТВ устройства, имеющие при полосе захвата от 1500 до 3000 км разрешение на местности от 200 до 1500 м [79]. Высокоточные оптико-механические датчики этих систем, получившие название многоспектральных сканеров, позволили обеспечить высокую степень фотометричности.

Эффективность СТС, предназначенных для решения широкого круга задач дешифровки и классификации объектов передачи, возрастает с увеличением числа рабочих спектральных интервалов (т. е. числа ЗН) с одновременным уменьшением ширины каждой зоны. В этом направлении следует ожидать дальнейшего развития СТС. Очевидно, что потенциальные возможности спектро-зональных систем в наибольшей степени будут использованы при создании спектрометрических систем, т. е. систем, позволяющих измерить спектральные характеристики лучистости в любой точке растра ТВ изображения в любой момент времени.

Для более полной характеристики объекта следует для каждой длины волны кроме величины лучистого потока определять также характеристики его поляризации. Добавление еще одного различительного признака позволит существенно повысить эффективность таких систем.

В существующих ТВ системах эффекты поляризации лучистого потока используются практически только для повышения видимого контраста за счет устранения бликов с помощью поляризационных фильтров. Анализ поляризационных свойств объектов в процессе дистанционных исследований до настоящего времени не проводился. В значительной степени это объясняется тем, что все известные ТВ системы предназначены для работы с интегральным лучистым потоком в достаточно широком спектральном диапазоне, а различия объектов по их поляризационным характеристикам достаточно отчетливо регистрируются только при излучениях, близких к монохроматическим. Создание СТС, работающих в узких спектральных интервалах, особенно спектрометрических, выдвигает на повестку дня вопрос разработки ТВ систем, использующих эффекты поляризации лучистого потока.

.: НАВИГАЦИЯ :.
[X] Главная

[..] История

[..] Статьи

 
 

 

 
 

АЛМАТИНСКИЙ БИЗНЕС-КОЛЛЕДЖ