Гой Віталій Миколайович. Поліпшення параметрів піровідиконних тепловізійних камер шляхом вдосконалення вузлів та режимів сканування: Дис... канд. тенх. наук: 05.12.17 / Національний ун-т "Львівська політехніка". - Львів, 2001. - 178арк. - Бібліогр.: арк. 162-173.
Анотація до роботи:
Гой В.М. Поліпшення параметрів піровідиконних тепловізійних камер шляхом вдосконалення вузлів та режимів сканування. – Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.12.17 - Радіотехнічні та телевізійні системи - Національний університет “Львівська політехніка”, Львів, 2002.
Дисертація присвячена поліпшенню основних параметрів піровідиконних тепловізійних камер, а саме: просторової роздільної здатності, чутливості, зменшенню маси, габаритів та енергоспоживання.
Проведено дослідження особливостей функціонування фокусуючо-відхилювальної системи (ФВС) піровідиконної тепловізійної камери. Виявлено теоретично та підтверджено експериментально ефект відмінності растрів піровідикона в режимах швидких та повільних електронів. Доведено, що відмінність растрів призводить до погіршення чутливості та просторової роздільної здатності. Досліджено умови мінімізації відмінності растрів за розмірами та орієнтацією, ортогональності електронного пучка до мішені та забезпечення достатнього дефокусування растра п’єдесталу для основних варіантів побудови ФВС. Створено математичну модель комутації потенціального рельєфу для випадку 3-фазового сканування мішені для типових піровідиконів та РЕМЕТ відиконів. Проведено аналіз та синтез 3-фазових багатопольових робочих циклів. Розроблено метод та засоби формування вписаного растра, модифіковані вузли попередньої обробки сигналу, вдосконалені взірці ФВС. Результати теоретичних досліджень підтверджено експериментально.
У дисертаційній роботі в цілому вирішено задачу поліпшення параметрів піровідиконних тепловізійних камер, а саме, просторової роздільної здатності та чутливості, зменшення маси, габаритів та енергоспоживання шляхом удосконалення вузлів та режимів сканування. Основні результати роботи зводяться до наступного.
Вперше обґрунтовано теоретично та підтверджено експериментально ефект відмінності растрів зчитування і п’єдесталу піровідикона за розмірами та орієнтацією. Показано, що ця відмінність призводить до погіршення чутливості та просторової роздільної здатності ПВТК. Для основних варіантів побудови та режимів роботи ФВС одержано аналітичні вирази для оцінки відмінності растрів, достатності дефокусування растра п’єдесталу, ортогональності електронного пучка до мішені, що створило теоретичну базу для проектування та вибору режимів роботи ФВС і розгорток ПВТК.
Розвинуто для звичайних піровідиконів тапроведеновпершедля РЕМЕТ відиконів теоретичний аналіз комутації потенціального рельєфу для випадку застосування 3-фазових робочих циклів (у т.ч. для випадку порушення послідовності фаз сканування мішені). Одержані аналітичні залежності для струму відеосигналу, неоднорідностей та шумів п’єдесталу дозволяють вибрати ефективні режими роботи за скануванням та оцінити основні параметри ПВТК при застосуванні 3-фазових робочих циклів. Встановлено, що порушення послідовності фаз сканування призводить до зростання неоднорідностей (до 100%) та шумів (в 1,4-3 рази) п’єдесталу в окремих зонах мішені.
На основі результатів аналізу комутації потенціального рельєфу та формування теплового рельєфу, одержано аналітичні вирази для модуляційної передавальної функції (МПФ) піровідикона для відомих та розроблених 3-фазових робочих циклів, що дозволило провести їх порівняльний аналіз за просторовою роздільною здатністю та чутливістю.
Розроблені багатопольові 3-фазові робочі цикли, на відміну від відомих, дозволяють усунути порушення послідовності фаз сканування мішені і, таким чином, поліпшити однорідність чутливості та п’єдесталу по полю зображення без погіршення просторової роздільної здатності та чутливості, без ускладнення, або із незначними ускладненнями ФВС та розгортки ПВТК. Запропонований робочий цикл для РЕМЕТ відиконів додатково дозволяє поліпшити просторову роздільну здатність на 10-15%, збільшити еквівалентну чутливість за струмом - на 30% та частоту оновлення зображення - на 25%, порівняно із робочим циклом, запропонованим розробниками РЕМЕТ відикона.
Дістало подальший розвиток дослідження вимог до параметрів розкладу зображення в ПВТК. Зокрема, встановлено недоцільність застосування черезрядкової розгортки, обґрунтовано вибір числа рядків розкладу та необхідність переходу до формату кадра 1:1. Запропоновано на рівні винаходу спосіб та пристрій для формування вписаного растра зчитування, що дозволило забезпечити повне використання його площі, порівняно із 60% для стандартно використовуваного описаного растра формату 4:3, і, таким чином, поліпшити чутливість (орієнтовно на 30-55%), збільшити число елементів розкладу зображення та наблизити просторову роздільну здатність до забезпечуваної мішенню піровідикона.
Запропоновано методи та структури пристроїв попередньої дворівневої різницевої обробки відеосигналу, які, на відміну від відомих методів та пристроїв однорівневої обробки, дозволяють збільшити еквівалентну розрядність обробленого сигналу на 3-4 двійкових розряди, поліпшити однорідність фону зображення, здійснити корекцію просторової неоднорідності чутливості.
Розроблено та експериментально досліджено макети ФВС, які забезпечують суттєво кращі показники, порівняно із серійними. Зокрема, для макету “ФВС3” досягнуто зменшення маси в 3 рази при збільшенні ефективності відхилення в 4 рази, порівняно із серійною ФВС СФО-2.
Публікації автора:
Гой В., Педан А. Математична модель кососоленоїдної магнітної системи відхилення променя для портативних передаючих камер // Вісник ДУ “Львівська політехніка”. Теорія і проектування напівпровідникових та радіоелектронних пристроїв. - 1996. - №302. - С. 47-50.
Гой В., Педан А. Оптимізація ефективності відхилення кососоленоїдної магнітної відхильної системи // Вісник ДУ “Львівська політехніка”. Теорія і проектування напівпровідникових та радіоелектронних пристроїв. - 1997. - №326. - С. 13-16.
Боженко И.Б., Гой В.Н., Кондратов П.А. Расширение функциональных возможностей тепловизионной камеры для инфракрасной термографии морских объектов // Системы контроля окружающей среды. - Сборник научных трудов НАН Украины, МГИ: - Севастополь. – 1999. - С. 130-132.
Боженко І., Гой В., Грицьків З., Кондратов П. Спрощений метод виділення контурів для формування композитних зображень в теплобаченні // Вісник ДУ “Львівська політехніка”. Радіоелектроніка та телекомунікації. - 1999. - №367. - С. 25-28.
Грицьків З., Кондратов П., Гой В. Дослідження растрової неоднорідності п’єдесталу в піровідиконах // Вісник ДУ “Львівська політехніка”. Радіоелектроніка та телекомунікації. - 2000. - №387. - С. 370-374.
Грицьків З., Гой В., Кондратов П. Аналіз особливостей роботи піровідикона при суміщених полях фокусування і відхилення // Вісник НУ “Львівська політехніка”. Радіоелектроніка та телекомунікації. - 2000. - №399. - С.53-59.
Гой В., Кондратов П., Воронов С., Гордейко Н. Вибір режиму сканування для тепловізійної камери на базі піровідикона // Наукові Вісті НТУУ КПІ. - 2001. - №3. - С. 91-99.
Гой В., Грицьків З., Кондратов П. Багатопольові робочі цикли формування сигналу тепловізійної камери // Вісник НУ “Львівська політехніка”. Радіоелектроніка та телекомунікації. - 2001. - №428. - С. 39-49.
Гой В., Кондратов П., Педан А., Туркінов Г., Шклярський В. Фокусуючо-відхилювальні системи для піровідиконних тепловізійних камер // Вісник НУ “Львівська політехніка”. Радіоелектроніка та телекомунікації. - 2001. - №428. - С. 49-53.
Гой В., Педан А. Лінійна модель кососоленоїдної магнітної системи відхилення променя // Держ. Ун-т “Львівська політехніка”. - Львів, 1995.- 15 С. - Укр. - Деп. в ДНТБ України 02.11.95, №2347 - Ук95.
Гой В., Педан А. Математична модель та аналіз параметрів кососоленоїдної магнітної відхилювальної системи // Матеріали міжнародної НТК “Сучасні проблеми автоматизованої розробки і виробництва радіоелектронних засобів та підготовки інженерних кадрів”, Львів - Славсько, 1996. - Том 2. - С. 46-47.
Grytskiv Z., Goj V., Pedan A. Theoretical and practical aspects of deflection system alignment // Proc. of Int. conf. TELSIKS’97, Yugoslavia, Nis, 1997.-Vol. 2, P. 578-579.
Goj V., Grytskiv Z., Kondratov P., Muravyov S., Pedan A., Shkljarskyi V., Turkinov G. Portable thermovision camera for nondestructive testing // Optoelectronic and hybrid optical/digital systems for image processing. - Proc. SPIE, 1997, Vol.3238, P. 228-235.
Goj V., Hrytskiv Z., Kondratov P. Improving of pyroelectric vidicon performance by trace and retrace scanning rasters matching // Optoelectronic and hybrid optical/digital systems for image and signal processing. - Proc. SPIE, Vol. 4148, 1999. - P. 230-235.
Kondratov P., Goj V., Voronov S. Multispectral observation for thermal object // Optoelectronic and hybrid optical/digital systems for image and signal processing. - Proc. SPIE, Vol. 4148, 1999. – P. 223-225.
Hrytskiv Z., Kondratov P., Goj V. Analysis of raster inhomogeneity of pedestal in pyroelectric vidicon// Proc. of Int. conf. TCSET’2000, Slavsko, 2000. - P. 235-236.
Бродський М., Гой В., Зеляновський Ю., Кондратов П. Тепловізійний аудит промислових та житлових об’єктів // Матеріали міжнародної НПК “Проблеми економії енергії”, Львів, 2001р. - С.197-198.
Hoy V. Selection of scanning mode and target reading/preparation method for pyrovidicon based thermovision systems design // Proc. of Int. conf. CADSM’2001, Lviv - Slavsko, 2001. - P. 221-222.
Kondratov P., Hrytskiv Z., Hoy V. Improved video processor for pyroelectric vidicon based IR camera // Proc. of Int. conf. TELSIKS’2001, Yugoslavia, Nis, 2001. - Vol. 2. - P. 426-429.
Результати дисертаційних досліджень додатково відображені в:
Рішення про видачу патенту України від 13.09.2001 за заявкою №2001042603, H04N 5/33. Тепловізійна камера. /Гой В., Кондратов П., Шклярський В.; НУ “Львівська політехніка”. – 6 с., іл.
