Содержание к диссертации
Введение
1. Глава 1. Анализ путей построения оптико-электронных измерителей скорости на приборах с зарядовой связью 14
1.1. Требования, предъявляемые к оптико-электронным измерителям скорости 14
1.2. Система параметров и характеристик приборов с зарядовой связью 15
1.3. Анализ основных структурных схем корреляционных оптико-электронных измерителей скорости на приборах с зарядовой связью 25
1.4. Структурная схема корреляционного оптико-электронного измерителя скорости на приборе с зарядовой связью с раздельными секциями накопления и считывания зарядов 37
Выводы 40
2. Глава II. Методика расчета основных параметров корреляционных оптико-электронных измерителей скорости на приборах с зарядовой связью 41
2.1. Математическая модель корреляционных оптико-электронных измерителей скорости на приборах с зарядовой связью и ее анализ 41
2.1.1. Общий оператор системы преобразования оптического сигнала в корреляционных оптико-электронных измерителях скорости 41
2.1.2. Математическая модель оптического входного сигнала в корреляционных оптико-электронных измерителях скорости 42
2.1.3. Математическая модель оптической системы и энергетический спектр освещенности в плоскости приемника 44
2.1.4. Математическая модель прибора с зарядовой связью и энергетический спектр пространственного распределения накопленного заряда с учетом движения изображения 45
2.1.5. Выбор шага дискретизации оптического сигнала в плоскости прибора с зарядовой связью 51
2.1.6. Анализ энергетического спектра пространственного распределения накопленного в приборе с зарядовой связью заряда и его графическое представление 53
2.1.7. Корреляционная функция пространственного распределения заряда в приборе с зарядовой связью 56
2.1.8. Корреляционная функция клишированного сигнала 67
2.2. Расчет отношения сигнал/шум на выходе прибора с зарядовой связью и определение полосы пропускания усилителя 69
2.3. Анализ основных источников погрешностей измерений 75
2.3.1. Погрешности измерений, обусловленные неточностью установки базового расстояния и времени задержки X 75
2.3.2. Флуктуационная погрешность измерения времени задержки Z 78
2.3.3. Погрешность измерения задержки X , обусловленная нелинейностью фазо-частотной характеристики прибора с зарядовой связью 81
2.3.4. Погрешность измерения времени задержки X , обусловленная дисторсией оптической системы 82
2.3.5. Результирующая погрешность измерения скорости. Другие источники погрешностей корреляционных оптико-электронных измерителей скорости 83
2.4. Методика расчета корреляционного оптико-электронного измерителя скорости на приборе с зарядовой связью 84
Выводы 95
3. Глава III. Разработка и экспериментальное исследование опытного образца корреляционного оптико-электронного из мирителя скорости на приборе с зарядовой связью 97
3.1. Постановка задачи 97
3.2. Описание опытного образца корреляционного оптико-электронного измерителя скорости на приборе с зарядовой связью 98
3.3. Имитатор движущейся поверхности 107
3.4. Методика экспериментальных исследований опытного образца корреляционного оптико-электронного измерителя скорости
3.5. Результаты эксперимента и их анализ
З.б. Внедрение результатов исследований 130
Выводы 130
Заключение 132
Список литературы 134
Приложение 144
- Требования, предъявляемые к оптико-электронным измерителям скорости
- Математическая модель корреляционных оптико-электронных измерителей скорости на приборах с зарядовой связью и ее анализ
- Описание опытного образца корреляционного оптико-электронного измерителя скорости на приборе с зарядовой связью
Требования, предъявляемые к оптико-электронным измерителям скорости
К оптико-электронным измерителям скорости, применяемым, например, в компенсаторах скоростного смаза при аэрофотографировании или при определении скорости проката, предъявляются неодинаковые требования. Тем не менее, исходя из общих тенденций развития ОЭП, запросов практики и научных исследований, к современным ОЭИС, работающим в разных условиях, можно предъявить ряд общих требований. Современные ОЭИС должны:
I) Обеспечивать бесконтактное измерение скорости движущейся поверхности со случайным полем яркости. При этом не должно предъявляться жестких требований к стационарности случайных полей; 2) быть быстродействующими и, следовательно, измерять скорость в масштабе времени, близком к реальному; 3) сохранять работоспособность в условиях слабых контрастов и освещенностей, в широком спектральном диапазоне излучений; 4) сохранять работоспособность в условиях помех (вибрации, загрязнения атмосферы, изменения температуры и влажности, электрические и магнитные наводки); 5)обеспечивать вывод информации в виде, пригодном для сопряжений с вычислительными устройствами и исполнительными механизмами; 6) иметь малые габариты, массу, энергопотребление, стоимость. Быть технологичными и простыми в эксплуатации.
Работоспособность любого ОЭП, в том числе и ОЭИС, зависит, в первую очередь, от качества приемной системы. Поэтому требования, перечисленные выше, относятся прежде всего к оптической системе и фотоприемнику ОЭИС. Основные требования к этим узлам будут сформулированы во второй главе диссертации. Здесь лишь отметим , что из вновь появившихся твердотельных многоэлементных приемников излучения и сравниваемых по различным критериям _23, 99 J , предпочтение во многих случаях отдается ПЗС.
Принцип действия, схемы организаций считывания и конструкция современных ПЗС подробно описаны в советской и зарубежной печати, например в 62, 66, 70, 77, 86, 901 .
Математическая модель корреляционных оптико-электронных измерителей скорости на приборах с зарядовой связью и ее анализ
Математическая модель корреляционных оптико-электронных измерителей скорости на приборах с зарядовой связью и ее анализ. Общий оператор системы преобразования оптического сигнала в корреляционных оптико-электронных измерителях скорости На основании рассмотренных в первой главе структурных схем КОЭИС представим общий оператор системы преобразования оптического сигнала в виде произведения операторов оптической системы, ПЗС и электронного тракта (рис.2.I).
Описание опытного образца корреляционного оптико-электронного измерителя скорости на приборе с зарядовой связью
Общий вид КОЭИС показан на рис. 3.1. Опытный образец КОЭИС собран в металлическом корпусе размером 39 х 22 х 27 см. В КОЭИС использовался фотографический объектив "Индустар - 50-2" с фокусным расстоянием Jr =50 мм и пределами изменения относительных отверстий от 1:3,5 до 1:16. За объективом внутри корпуса расположен 113С типа A-I033 с раздельными секциями накопления и переноса зарядов. Некоторые параметры П ЗС типа A ЛЗС расположен на подвижной основе, позволяющей перемещать его вдоль корпуса и в вертикальном направлении. На задней стенке корпуса размещены ручка для установки диапазона скоростей, встроенный и автоматически управляемый микрокалькулятор "Электроника БЗ-І8М", сетевой тумблер. Внутри корпуса смонтированы на семи монтажных платах электронные узлы КОЭИС.
Функциональная схема опытного образца КОЭИС в основном соответствует структурной схеме рис. I.II. Отличие состоит в том, что схема не замкнута: в ней отсутствует экстремальный регулятор, а настройка на максимум взаимно корреляционной функции осуществляется вручную с помощью потенциометра. Отсутствует также коммутатор 7, а после дифференциатора поставлена дополнительная схема клиппирования видеосигнала.
