В дисертації вирішена наукова задача поліпшення характеристик піровідиконів, таких як чутливість, відношення сигнал/шум і роздільна здатність, шляхом узгодження його конструктивних параметрів та режимів роботи.
Показано, що для поліпшення узагальнених характеристик ТВ, таких як еквівалентна шуму різниця температур, мінімальна роздільна різниця температур і модуляційна передаточна функція, необхідно використовувати ПВ, які мають малі розміри елемента розкладу і невелику постійну часу.
Удосконалена математична модель, яка дозволила дослідити процеси, що відбуваються при формуванні вихідного сигналу в ПВ. Модель враховує взаємозалежні фізичні процеси: формування зображення на поверхні піроелектричної мішені; формування температурного, зарядного і потенційного рельєфу мішені; зчитування відеосигналу і вплив на нього фотонних і теплових шумів, вплив режимів зчитування та компенсації потенційного рельєфу. Отримано рішення диференційного рівняння нестаціонарної теплопровідності Фур'є для однорідного ізотропного тіла з крайовими умовами для тонкої необмеженої мішені з джерелами тепла і теплообміном на поверхнях і початковими не нульовими умовами. На основі цієї моделі отримано аналітичний вираз для просторово-часового імпульсного відгуку ПВ, аналіз якого показав, що вихідний сигнал ПВ істотно відрізняється від сигналу, який формується відиконом. Зображення точкового імпульсного джерела інфрачервоного випромінювання на екрані дисплея являє собою темний кружок, навколо якого розташоване світле кільце. Це призводить до погіршення просторового і температурного розділення тепловізора на ПВ і обумовлює додаткові спотворення в зображенні.
Запропоновано методи поліпшення характеристик ПВ. Це, перш за все, оптимізація відношення струму променя зчитування і його діаметра з урахуванням відстані між сусідніми рядками растра, що дозволило збільшити вихідний сигнал ПВ на 60%. Показано, що використання черезрядкової розгортки в телевізійному стандарті не є оптимальним. Оптимальним у цьому випадку є діаметр електронного променя, що дорівнює подвоєній відстані між рядками.
Узгодження конструктивних параметрів і режимів роботи ПВ показало, що
Для тепловізорів на ПВ, які працюють в телевізійному стандарті з затримкою, вважається оптимальною товщина мішені, що дорівнює 35 мкм, для телевізійного стандарту без затримки – 0,3 мкм, для мало кадрового теплобачення – 4 мкм.
Величина потенціалу мішені залежить від часу експонування. Для товщини мішені від 1 до 100 мкм зі збільшенням часу експонування спостерігається ріст потенціалу мішені. Для отримання максимального вихідного сигналу ПВ необхідно збільшувати товщину мішені до 25 – 35 мкм. При цьому максимум вихідного сигналу обмежується розрядом мішені за рахунок власної провідності.
Існує оптимальна швидкість зчитування потенціалу мішені, яка залежить від конструктивних параметрів ПВ. Отримані значення цієї швидкості для мішені із ТГС.
Запропонована система параметрів і характеристик для атестації ПВ, яка була отримана із розгляду ПВ як теплового приймача ІЧ випромінювання і як телевізійної передавальної трубки типу відикона. Це, перш за все, інтегральна чутливість, шумовий сигнал в заданій смузі частот пропускання підсилювача, постійна часу, просторова роздільна здатність або МПФ, функція передачі сигналу. Для вимірювання цих характеристик розроблені методики і стендова апаратура.
Використання запропонованих методів узгодження конструктивних параметрів і режимів роботи ПВ на підприємствах і в установах, які розробляють або застосовують тепловізори на ПВ, показало, що параметри тепловізорів можна поліпшити на 60– 80%.
Основні результати дисертації відображені в таких роботах:
1. Воронов С.О., Котовський В.Й. Перспективи розвитку та застосування
тепловізійних систем // Вісті академії інженерних наук України. – 2002.
– №1(14). – С. 17 – 19.
Здобувачем проведено огляд розвитку та застосування ПК.
2. Воронов С.О., Котовський В.Й. Використання топологічної моделі
зорової системи для об‘єктивої оцінки якості піровідиконів // Вісті
академії інженерних наук України. – 2002. – №3(16). – С. 38 – 41.
Здобувачем розроблена топологічна модель зорової системи людини, яка застосована у вимірювальному стенді.
3. Воронов С.А., Рабышко В.А., Котовский В.И. К вопросу о
метрологическом обеспечении пировидиконов // Электронная техника. –
2002. – №14. – С. 24 – 26.
Здобувачем запропонована система параметрів і характеристик для атестації ПВ.
4. Воронов С.О., Котовський В.Й. Розрахунок поля потенціалу мішені
піровідикона // Наукові вісті НТУУ “КПІ”. – 2002.– № 4(24). – С. 92 – 94.
Здобувачем проведено розрахунок вихідного сигналу ПВ.
5. Воронов С.А., Котовский В.И. Метод объективной оценки качества
пировидиконов // Электронная техника. – 2003. – №18. – С. 14 – 16.
Здобувачем розроблена функціональна схема стенду для вимірювання відношення сигнал/шум об‘єктивним методом.
6 Котовський В.Й. Просторово-часовий імпульсний відгук піровідикона//
Наукові вісті НТУУ “КПІ”. – 2003.– № 5(31). – С. 88 – 92.
7. Котовский В.И., Новак Л.Н., Рабышко В.А. Методика и средства
измерения эффективности считывания ЭЛТ с сегнетоэлектрической
мишенью // III Всесоюзная конференция "Актуальные проблемы
получения и применения сегнето- и пьезоэлектрических материалов и их
роль в ускорении научно-технического прогресса", г. Москва. – 1987. –
С.49.
Здобувачем проведено аналіз параметрів ПВ, які визначають вихідний сигнал, та розроблено методику вимірювання інерційності ПВ.
8. Котовский В.И., Новак Л.Н., Рабышко В.А. Стенд для контроля и
измерения параметров передающих ЭЛТ с сегнетоэлектрической
мишенью // 4-е Всесоюзное совещание "Координатно-чувствительные
фотоприемники и оптико-электронные устройства на их основе",
г. Барнаул. – 1988. – С.207 – 208.
Здобувачем розроблено апаратуру для вимірювання відношення сигнал/шум на виході ПВ.
9. Рабышко В.А., Гордиенко В.Н., Котовский В.И., Проказов А.В.
Измерительные системы на основе пироэлектрических приборов //
V Всесоюзный семинар "Горная геофизика", г. Тбилиси. – 1989. – С.3– 6.
Здобувачем розроблено блок-схему програмно-вимірювального комплексу на основі ПВ.
10. Котовский В.И., Рабышко В.А. Метрологическое обеспечение ЭЛТ с
пироэлектрической мишенью // Научно-техническая конференция
"Тепловизионные методы и средства в науке и технике", г. Ужгород. –
1989. – С. 142 – 143.
Здобувачем запропоновано метод вимірювання вихідного сигналу ПВ.
