Развертки изображения

В электронно-лучевом осциллографе ( 132, а) регистрация осуществляется на экране, светящемся под воздействием электронного луча, движение которого происходит по оси Y под действием напряжения исследуемого сигнала и по X под действием напряжения развертки. Если в качестве напряжения развертки используется линейно изменяющееся напряжение пилообразной формы, синхронизируемое входным периодическим сигналом, то на экране электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) возникает устойчивое изображение. Изображение содержит один или несколько периодов отображаемого сигнала в зависимости от соотношения длительностей развертки и периода сигнала.

Генератор развертки имеет два основных режима работы — непрерывной и ждущей развертки. Режим непрерывной (периодической) развертки используется при исследовании непрерывных периодических процессов, периодической последовательности импульсов, имеющих малую скважность, затянутые фронты и т. п. В этом случае генератор развертки работает в автоколебательном режиме, а синхронизирующий сигнал используется для задания и поддержания частоты развертывающего напряжения, равной или кратной частоте этого сигнала.

Ждущий режим генератора развертки используется при исследовании непериодических сигналов, импульсов с большой скважностью (или даже одиночных импульсов), при измерении фронтов малой длительности и т. п. В этом случае генератор развертки находится в так называемом ждущем состоянии, а при поступлении исследуемого (или внешнего синхронизирующего) сигнала генерирует только один период напряжения развертки.

Ждущий режим развертки используется при наблюдении импульсов с большой и переменной скважностью.

Развернутое во времени изображение исследуемого сигнала может быть получено, если к горизонтально отклоняющим пластинам будет приложено линейно-изменяющееся во времени напряжение. Это напряжение вырабатывает специальный генератор развертки ГР. Частота напряжения развертки должна равняться или быть кратной частоте исследуемого процесса. Только в этом случае изображение на экране будет неподвижным. Для автоматической подстройки частоты развертки используется схема синхронизации СС.

Развернутое во времени изображение исследуемого сигнала может быть получено, если к горизонтально отклоняющим пластинам будет приложено линейно-изменяющееся во времени напряжение. Это напряжение вырабатывает специальный генератор развертки ГР. Частота напряжения развертки должна равняться или быть кратной частоте исследуемого процесса. Только в этом случае изображение на экране будет неподвижным. Для автоматической подстройки частоты развертки используется схема синхронизации СС.

Ждущий режим генератора развертки используется при исследовании импульсных сигналов с большой скважностью. Генератор в этом режиме находится в состоянии готовности к рабочему ходу развертки. При поступлении запускающего импульса начинается рабочий ход развертки. По окончании рабочего хода развертки генератор возвращается в состояние готовности к новому рабочему ходу. Следующий рабочий ход начинается только с приходом следующего запускающего импульса. Яркость изображения импульса на экране обратно пропорциональна частоте следования исследуемых импульсов. Минимальная частота следования определяется световыми параметрами ЭЛТ.

Метод линейной развертки. Используется двухлу-чевой осциллограф. На входы V подаются напряжения их и ыа, фазовый сдвиг которых необходимо определить. Частота развер , подбирается такой, чтобы на экране наблюдалось 1,5—2 периода исследуемого

Стабилизация строчной развертки устраняет влияние колебаний напряжения питающей сети, изменения параметров ламп и нагрузки выпрямителя высокого напряжения на размер изображения по горизонтали и на величину высокого ускоряющего напряжения для питания кинескопа. Между током в строчных отклоняющих катушках и импульсом напряжения на них, возникающего во время обратного хода, существует жесткая зависимость. Поэтому в широко применяемых системах стабилизации стродной развертки используется принцип автоматического регулирования режима генератора и развертки в зависимости от импульсного напряжения на обмотках ТВС. Изменяя напряжение смещения

В узле кадровой развертки используется ряд деталей промышленного изготовления; Tpi — унифицированный типа БТК или БТКП, R^i (рис: 3-74) и Rt ( 3-75) — проволочные потенциометры для фокусировки и центровки типа ППЗ. Трансформатор Тр^ — самодельный с магнитопроводом Ш26 X 30. Сначала в два провода наматывается обмотка //, содержащая 228 + 228 витков ПЭВ-1 0,38, затем — обмотки /// — К по 80 (40 + 40) витков ПЭВ-1 0,16 каждая. Последняя обмотка / содержит 2740 витков Г1ЭВ-1 0,16. Каждый слой провода этой обмотки изолируют слоем тонкой конденсаторной бумаги. Между обмотками прокладывают слой лакоткани.

Для линеаризации развертки используется емкостная обратная связь, охватывающая весь усилитель мощности. Полученное на выходе пилообразное напряжение интегрируется и подается на вход эмиттер ноге повторителя Т4. После интегрирования получается параболическое напряжение, благодаря чему уменьшается скорость изменения экспоненциального напряжения на базе транзистора Тц, образующегося в результате работы разрядного каскада.

о частотой, равной сумме их частот, и амплитудой, определяемой интегралом по времени от произведения сигналов, поступающих в устройство. Такое преобразование эквивалентно свертке входных сигналов в реальном масштабе времени. Для перемножения сигналов могут использоваться как механизм внутренней нелинейности, возникающий в процессе взаимодействия акустических волн в пьезоэлектрическом кристалле, так и внешние нелинейные элементы (полупроводниковые элементы). Устройство типа конвольера можно использовать в корреляторах, системах приема и преобразования оптических изображений. В частности, для получения электрического сигнала построчной развертки изображения можно использовать нелинейные емкостные эффекты, вызываемые нормальной к поверхности компонентой высокочастотного поля. Может быть использован также пьезорезистивный эффект, приводящий к изменению потерь акустической волны в результате изменения сопротивления полупроводника под действием деформаций, сопровождающих акустическую волну.

Для развертки изображения фотопленку с равномерной скоростью перемещают в направлении, перпендикулярном направлению перемещения светового луча, т, е. по оси абсцисс.

Передающая трубка за счет построчной развертки превращает освещенность элементов изображения (спроектированного на фоточувствительную пластину трубки — мишень) в электрические сигналы, которые усиливаются видеоусилителем и через сумматор, где к ним добавляются синхронизирующие импульсы, поступают на модулятор и модулируют несущее колебание, поступающее от высокочастотного генератора. После усиления по мощности эти сигналы излучаются через передающую антенну. Для построчной развертки изображения на передающую трубку подают периодическое линейно растущее напряжение от генератора строчной развертки (аналогично обычному осциллографу), и напряжение кадровой развертки, которое периодически вызывает сравнительно медленное движение развертывающего луча сверху вниз, а затем — быстрое перемещение вверх, к первой строке (в данной схеме не рассмотрен процесс черезстроч-ной развертки).

Такие изменения существенно повысили быстродействие рисующего телеграфа, а заодно позволили ему рисовать изображения в полутонах. Сам же принцип построчной развертки изображения путем его прочерчивания густой сетью параллельных линий остался неизменным и по сей день*. Этот принцип применим не только в фототелеграфе, где изображение создается оптическим лучом, но и в телевидении, где изображение образуется с помощью электронного луча.

Преобразование изображения в электрический сигнал и обратное преобразование основано на принципе построчной (растровой) развертки изображения, который применялся еще в электрохимическом рисующем телеграфе и применяется сейчас в фототелеграфии. Отличие заключается лишь в том, что для передачи подвижных изображений, как и в кино, изображение передается 25 раз в секунду. Эти чередующиеся изображения и образуют те 25 кадров в секунду, о которых упоминалось выше. На практике для более равномерного свечения телевизионного экрана каждую секунду передается 50 чередующихся полукадров, одни из которых содержат нечетные строки, другие — четные строки развертки изображения.

Раньше в телевидении для развертки изображения использовались обычные световые лучи, которые сканировали изображение с помощью несовершенных механических приспособлений. Качество изображения в таких оптико-механических системах телевидения было весьма невысоким. Высококачественные телевизионные передачи стали возможны благодаря применению if электроннолучевой трубки. Электронная система телевидения, в которой применялся фотоэлемент и приемная электроннолучевая трубка, была изобретена в 1907 г. профессором Петербургского технологического института Б. Л. Розингом. В 1911 г. он продемонстрировал впервые телевизионный прием.

Временем одного кадра, или временем развертки изображения называют время, в течение которого электронный луч обегает; всю рабочую поверхность экрана приемной трубки или светочувствительной мишени передающей трубки. Для передачи движущихся изображений необходимо иметь от 25 до 60 кадров в секунду, при этом благодаря инерционности зрительного восприятия и наличию послесвечения люминофора кинескопа не ощущается мелькание изображения на экране телевизионной трубки *.

В системах промышленного телевидения имеются три способа развертки изображения, различающиеся последовательностью обега-ния электронным лучом светочувствительной мишени передающей трубки:

* Для видеотелефона разработана система развертки изображения 12,5 кадров в секунду.

В Советском Союзе принята чересстрочная система развертки изображения при 25 кадрах в секунду и 625 строках разложения. В этом случае частота генератора строчной развертки

С подобными функциями часто приходится иметь дело в устройствах для развертки изображения в осциллографах. Так как эта функция является нечетной, ряд Фурье для нее содержит только синусоидальные члены. С помощью формул (2.24) — (2.31) нетрудно определить коэффициенты ряда Фурье. Опуская эти выкладки, напишем окончательное выражение для ряда