автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.05, диссертация на тему:Моделирование видиконных передающих электронно-лучевых приборов для растровых электронных систем

НАЦИОНАЛЬНОЙ ТЕХНИЧЕГКИИ УНИВЕРСИТЕТ УКРАИНЫ

КИ ЕВСКИ1! 1 ЮЛ ИТ 1-Х 11IIЧ ЕС КИ Й И ИСТ И ТУТ

На правах рукописи УДК 681.325.32:519.7

Чан Тху Ха (Вьетнам)

М ОДЕЛ ИРОВАIТ И Е ВИ ДИКО! 111Ы X ПЕР ЕДА ЮЩИХ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВЫХ ПРИБОРОВ ДЛЯ РАСТРОВЫХ ЭЛ ЕКТРОНН Ы X С И СТЕМ

05. 13. 05 - Системы автоматизации проектирования

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Диссертация является рукописью.

Работа выполнена на кафедре электронных приборов и устройств Национального технического университета Украины, •'КПИ".

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

C.B. ДЕНБНОВ ЕЦКИЙ

Научный консультант - кандидат технических наук, доцент

A.B. ЛЕЩИШИН

Официальные оппоненты : - доктор технических наук,

профессор В. Г. АБАКУМОВ

- кандидат технических наук, А.Е. ЛЫСЕНКО

Ведущая организация - ОКБ "СПЕКТР" Минмашпрома

Украины.

Защита диссертации состоится " Уб " 1996 г.

в часов на заседании специализированного Совета

Д 01.02.17 в Национальном техническом университете Украины, 252056, г.Киев, проспект Победы,37, корп. 12, ауд. 412.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Национального технического университета Украины, "КПИ".

Автореферат разослан " у/А " ^¿¿^с/лТ^г 1996 г.

Ученый секретарь специализированного Совета /

канд. тенич. наук, доцент (у ■■-•—^Писаренко Л.Д.

Актуальность темы

Телевизионные системы па основе электронно-лучевых приборов (ЭЛП) широко используются во многих отраслях промышленности и научных исследованиях благодаря высокой чувствительности и разрешающей способности, а также возможности работы в спектральном диапазоне от дальнего инфракрасного до рентгеновского излучения. Передающие ЭЛП, несмотря на разработку и серийное освоение твердотельных приборов с зарядовой связью (Г13С), остаются в настоящее время и ближайшем будущем перспективными преобразователями информации. Проектирование на современном уровне электронных сканирующих устройств выдвигает в ряд актуальных задачу разработки адекватных моделей передающих ЭЛП с возможно меньшими упрощениями происходящих физических процессов, минимальными ограничениями на входные сигналы и возможные режимы, а также более полным учетом нелинейностей в процессах преобразования, за счет эффективного использования современных ЭВМ.

Актуальной является также проблема создания пакета прикладных программ, обеспечивающего постановку математической модели па ЭВМ, что позволяет для широкого диапазона входных изображений получить электрические характеристики передающих ЭЛП в режимах непрерывного считывания и регулируемой длительности накопления, определите коммутационную инерционность, а также проанализировать влияние на характеристики параметров растра считывания.

Цель работы и задачи исследования

Целью работы является разработка обобщенной математической модели передающих ЭЛП видиконного типа и пакета прикладных программ (Г1ПП) для моделирования их характеристик, а также сквозных характеристик устройств на основе таких ЭЛП с учетом нелинейности процессов формирования и считывания потенциального рельефа, длительности накопления сигнала и погрешности аналого-цифрового преобразования выходного сигнала. Поставленная цель предполагает решение следующих задач:

- разработка математической модели, имитирующей работу передающего ЭЛП видиконного тина в режимах непрерывного считывания потенциального рельефа и регулируемой длительности накопления, учитывающей параметры прибора, растровой развертки и входного сигнала, позволяющей рассчитать основные его электрические характеристики;

- выбор методов численного анализа и разработка алгоритмов, позволяющих осуществить программную реализацию предложенной математической модели на алгоритмических языках высокого уровня

и разработка пакета прикладных программ, обеспечивающих моделирование работы видикоиа с минимальными ограничениями при описании основных физических процессов на его мишени;

разработка моделей погрешностей : аналогового преобразования видеосигнала в телевизионной камере, а также аналого-цифрового преобразования сигнала на выходе телевизоннной хсамеры с учетом параметров передающего ЭЛП, канала считывания и методов восстановления сигнала по дискретным отсчетам.

Методы исследования

Сформулированные в диссертационной работе научные положения, выводы и рекомендации обоснованы с научной и технической точек зрения. Выводы диссертации получены по результатам исследований, выполненных с использованием аппроксимации выходного сигнала передающего ЭЛП рядом Котелышкова, ступенчатой интерполяцией, полиномами Лагранжа и сплайн-функциями. Разработка пакета прикладных программ выполнена с использованием численного метода решения трансцедентных уравнений (метода дихотомии) и численного интегрирования (метод Симпсона, разложение подынтегральной функции в ряд).

Научная новизна

1. На основе анализа процессов формирования потенциального рельефа на мишени передающего ЭЛП видиконного типа и его коммутации электронным лучом при полиномиальной аппроксимации нелинейной ВЭХ, с учетом темповой фотопроводимости, длительности накопления сига ала на мишени ЭЛП и параметров развертки, разработана математическая модель, позволяющая: рассчитывать амплитудные и пространственно-частотные характеристики анализируемого ЭЛИ в режимах непрерывного считывания и регулируемой длительности накопления.

2. При анализе взаимодействия электронного луча с потенциальным рельефом учитывались эффективность коммутации и глубина потенциального рельефа, что позволило определить остаточный потенциальный рельеф и коммутационную инерционность трубки.

3. Разработанные математические модели дают возможность учесть влияние расстояния между с'фоками растра считывания на выходной сигнал, а также эффективности коммутации на разрешающую способность ЭЛП.

4. Предложеная математическая модель погрешности преобразования видеосигнала в передающем ЭЛП учитывает в нормированных параметрах и переменных протяженность и

распределение по пространственным координатам входного оптического сигнала, разрешающую способность ЭЛГ1, полосу пропускания видеоусилителя, дискретность квантования по времени и уровню и метод восстановления дискретизированного сигнала.

5. Разработан и реализован ППП для моделирования электрических характеристик передающих ЭЛП типа видикон, работающих в режиме медленных электронов при непрерывном считывании и при регулируемой длительности накопления. Предложенный ППП позволяет определить выходной сигнал ЭЛП для произвольного входного статического изображения, заданного аналитически или таблично.

Практическая цепкость диссертационной работы заключается в следующем:

1. Предложенная математическая модель может быть использована для расчета на ЭВМ амплитудных, накопительных, пространственно-частотных и инерционных характеристик ЭЛП при разработке ЭЛП и разработке электронных растровых систем на основе видиконных передающих приборов.

2. Модель учитывает параметры входного сигнала и разверток, и также влияние эффективности коммутации электронного луча на формирование выходного сигнала и разрешающую способность ЭЛП в режиме непрерывного считывания и режиме регулируемой длительности накопления, что позволяет в каждом конкретном применении выбирать необходимый тип ЭЛП и оптимизировать его режим с учетом параметров источника излучения входных сигналов.

3. Предложенная модель реализована в виде ППП с удобным диалоговым интерфейсом и предназначена для расчета электрических параметров и характеристик передающих ЭЛП при моделировании их работы с возможностью варьирования входных параметров.

4. Полученные зависимости погрешности преобразования видеосигнала в ЭЛП с учетом разрешающей способности ЭЛП, полосы пропускания видеоусилителя, дискретности квантования по времени и уровню представлены в нормированных переменных и параметрах и могут непосредственно использоваться для инженерного проектирования растровых электронных систем.

5. Для моделирования электрических характеристик ЭЛП и погрешности преобразования видеосигнала использованы прикладные пакеты программирования (МСАО, РБРГСЕ), которые широко применяются в инженерных расчетах.

Апробация работы и публикации

Результаты проведенных теоретических и прикладных исследований были доложены и обсуждены на Международной

науно-технической конференции "Проблемы автоматизированного моделирования в электронике", Киев, 1994г., Международной научно-технической конференции "Проблемы физической и биомедицинской электроники", Киев: КИИ, 18-20 мая 1995г. По материалам диссертационной работы опубликованы тезисы докладов (3), статьи (3). Материалы диссертации были использованы при написании отчета по научно- исследовательской работе.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Моделирование электрических характеристик и параметров передающих ЭЛП и режиме непрерывного считывания с учетом нелинейности процессов формирования и коммутации потенциального ре/шефа электронным лучом, параметров мишени развертки при полиномиальной аппроксимации ВЭХ, которая справедлива для видиконов с гладкой и пористой структурой мишени.

2. Моделирование характеристик и параметров ЭЛП видиконного типа в режиме регулируемой длительности накопления на мишени с учетом длительности накопления, параметров развертки и темновой проводимости мишени. Данный режим многократно повышает чувствительность ЭЛП в растровых сканирующих системах.

3. В режимах непрерывного считывания и регулируемой длительности накопления увеличение эффективности коммутации электронным лучом приводит к увеличению разрешающей способности ЭЛП и уменьшению ее коммутационной инерционности. Определяющую роль при этом играет режим считывания. Растояние между строками растра считывания вляет на выходной сигнал и электрические характеристики ЭЛП, и это учитывается в модели через остаточный потенциальный рельеф, который в свою очередь определяется эффективностью коммутации.

4. Моделирование погрешностей преобразования видеосигнала в телевизионной камере в нормированных координатах и переменных с учетом протяженности и формы распределения входного оптического сигнала, разрешающей способности ЭЛП, параметров видеоусилителя, и ошибки взятия отсчетов при восстановлении дискретизированного сигнала рядом Котельникова, сплайн-функциями, ноли ном ом Лагранжа и ступенчатой интерполяцией, позволяет существенно упростить и повысите точность инженерного расчета сканирующих преобразоиателей на основе ЭЛП.

5. Разработка проблемно-ориентированного ГШП, предназначенного для моделирования электрических характеристик передающих ЭЛП типа видикон в режимах непрерывного считывания и регулируемой длительности накопления, обеспечивающего высокую

точность моделирования за счет использования эффективных алгоритмов численного анализа, выбора соответствующих математических, лингвистических и аппаратных средств. ППП имеет модульную структуру, что позволяет упростить реализацию сложных взаимосвязанных его частей и использовать широкие возможности структурного программирования, и реализован на алгоритмическом языке С++ , являющемся в шгстоящее время одним из мощных средств программирования.

Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, выводов и списка использованных литературных источников, включающего 108 наименований, содержит 90 страниц машинописного текста, 31 рисунок, 6 таблиц.

Содержание работы

Во введении сформулирована научная проблема, цель работа, основные задачи исследования, защищаемые научные положения и другие обязательные сведения.

В первой главе дана краткая сравнительная характеристика ПЗС и передающих ЭЛП, а также изложены основные направления совершенствования передающих ЭЛП. Показано, что несмотря на такие преимущества ПЗС-матриц, как малые габариты, простота настройки, удобство в эксплуатации, ЭЛП превосходят их по разрешающей способности и чувствительности и по-прежнему находят широкое применение в системах ТВЧ. Одним из эффективных методов повышения чувствительности ЭЛП является их перевод в режим регулируемой длительности накопления сигналов на мишени. Рассмотрены существующие математические модели вндикопов для различных режимов работы, приведена их классификация. Анализируются погрешности преобразования видеосигнала передающей телевизионной камерой с непосредственным учетом параметров трубки, развертки и оптического входного сигнала. Поставлена задача по созданию физической модели передающих ЭЛП для различных режимов работы на основе анализа протекающих физических процессов и их аналитического описания.

Во второй главе приведено математическое описание процессов формирования и считывания потенциального рельефа, основанное на заряде и перезаряде эквивалентной емкости мишени при коммутации лучом медленных электронов, и составлена система

дифференциально —алгебраических уравнений, которую необходимо решать совместно для каждого конкретного случая распределения плотности тога луча и вторично-эмиссионной характеристики, параметров разверток и распределения освещенности в плоскости мишени. Эта система уравнений является обобщенной математической моделью передающих ЭЛП.

Полиномиальная аппроксимация ВЭХ в системе уравнений позволяет с одной стороны а налита чески решить нелинейное интегральное уравнение, хсоторое определяет потенциал мишени под коммутирующим лучем и упростить таким образом решение системы в целом, а с другой стороны аппроксимировать с необходимой точностью экспериментальные или расчетные ВЭХ для видиконов с пористой или гладкой структурой мишени. Нормирование потенциала ВЭХ к потенциалу, соответствующему минимуму хсоэффициента вторичной змиссии, а также возможность гибкого изменения формы ВЭХ с помощью корней полиномиальной аппроксимации, расширяет использование математической модели для различных типов передающих ЭЛП.

Для гауссовского распределения плотности тока сканирующего луча считывания и полиномиальной аппроксимации ВЭХ составлена система уравнений, которая позволяет рассчитывать численными методами необходимые электрические характеристики в режиме непрерывного считывания (если задать длительность накопления равную длительности кадровой развертки) и режиме с регулируемой длительностью накопления, При этом имеется возможность учитывать тип ЭЛП, его режим и параметры, а также параметры разверток электронного луча, Если характеристики ЭЛП определяются по сигналу, соответствующему разностному значению выходного сигнала для заданной освещенности и темнового тока, необходимо решать систему уравнений дважды, поскольку она является нелинейной.

В зависимости от вида распределения освещенности в плоскости мишени моделируются амплитудные или пространственно-частотные (если входное изображение , например, в виде штриховой миры) характеристики ЭЛП или рассчитывается выходной сигнал для произвольного статического входного изображения, заданного аналитически или таблично. Универсальность ППП для моделирования ПЧХ позволяет анализировать не только влияние режимов ЭЛП, их типов и параметров, но и рассчитывать по ним разрешающую способность для различных методик их определения.

Коммутационная инерционность ЭЛП определяется по выходному сигналу, рассчитанному для первого и последующих кадров считывания, причем для последующих кадров считывания распределение начального потенциального рельефа находится с учетом коммутационных процессов предшествующих сканирований.

Влияние расстояния между строками растра считывания на аплитудные характеристики ЭЛП учитывается при моделировании в распределении начального потенциального рельефа, который определяется для заданного режима не только освещенностью в плоскости мишени, но и коммутационными процессами предшествующих ближайших строк в растре.

Приведенные примеры моделирования указанных характеристик для конкретных параметров мишени, режимов и параметров растров, а также основные выводы и допущения согласуются с известными результатами и подтверждены проведенными экспериментальными исследованиями.

Анализируется процесс преобразования видеосигнала в телевизионной камере с точки зрения адекватности формы выходного сигнала входному изображению. Определена среднеквадратическая погрешность аналогового преобразования сигнала с учетом разрешающей способности ЭЛП и параметров видеоусилителя. Моделируется погрешность восстановления дискретизированного но времени и квантованного по уровню сигнала на выходе телевизионной камеры при использовании аппроксимации рядом Котельникова, ступенчатой интерполяцией, полиномами Лагранжа и сплайн-функциями. Результаты представлены в нормированных параметрах и могут быть использованы для оптимального выбора ЭЛП, параметров развертки и канала считывания. Некоторые результаты расчета среднеквадратической погрешности аналого-цифрового преобразования сигаала при различных методах восстановления приведены в таблице 1.

В третьей главе работа описан ППП для реализации предложенных моделей электронно-лучевого прибора типа видикон. Рассмотрены принципы построения пакета, его структура и информационные связи. Разработанный ППП предназначен для расчета амплитудных характеристик считывания и выходного сигнала с учетом эффектов инерционности и перекрытая строк растра, а также пространственно-частотных характеристик выходного сигнала при освещенности в виде штриховой миры. Пакет обеспечивает выбор режима расчета модели с помощью системы меню; ввод параметров для расчета модели в оконном режиме, не требующем от пользователя предварительной подготовки исходных данных и изучения входного языка; расчет семейства характеристик модели в задаваемой пользователем системе координат и с задаваемым варьируемым параметром; представление результатов расчета в табличной (файл на диске) и графической (на экране с возможностью получения твердой копии) формах.

Функции управления предлагаемым 1Ш.П осуществляет программа-монитор, обеспечивающая выбор режима моделирования характеристик ЭЛИ с помощью иерархии меню; ввод, корректировку и сохранение данных для моделирования; вызов программ моделирования выбранного режима и графического представления результатов моделирования с последующим возвратом управления в программу-монитор. В главе приведена блок-схема алгоритма работы монитора и дано описание каждого блока, указаны возможности, предоставляемые пользователю на каждом шаге работы с пакетом. Отметим, что монитор предоставляет пользователю возможность выбора системы координат и параметра рассчитываемого семейства характеристик. Рассмотрены методы программной реализации режима ввода, корректировки и сохранения данных, а также режима вызова программ моделирования, и возврата управления я программу-монитор.

Описание каждой из моделирующих программ содержит: перечень возможных режимов расчета для данного программного модуля: список входных параметров, задаваемых пользователем; основные формулы и блок-схемы алгоритмов численных методов, применяемых для реализации модели ЭЛЛ в данном режиме. Рассмотрены методы программной реализации моделирующих программ, указаны коды, возвращаемые в программу-монитор при нормальном и аварийном завершении расчету с, приведены объемы полученных загрузочных файлов для каждой из программ моделирования.

Рассмотрена погрешность расчета характеристик передающего ЭЛП с помощью предложенного ШИТ. Отметим, что суммарная погрешность моделирования включает три составляющих: погрешность аппроксимации ВЭХ степенным полиномом, погрешность определения корней трансцедеитного уравнения и погрешность вычисления двойного интеграла. Сделана оценка величины каждой из составляющих погрешности моделирования и приведены соответствующие затраты ресурсов ЭВМ. что позволило выбрать точность моделирования, позволяющую получить результаты, сравнимые с экспериментальными при приемлемых затратах процессорного времени и оперативной памяти ЭВМ. В таблице 2 приведены требуемые величины машинного времени и объемы памяти данных для. различных значений погрешностей (на ПК 4086/4.087, тактовая частота 66Мщ) без учета объемов оперативкой памяти, требуемой для загрузки программного кода.

Полученные с помощью ПИП характеристики ЭЛП позволяют выбрать оптимальный режим работы прибора при известных его параметрах, заданных входных воздействиях и параметрах развертки, а также решить обратную задачу выбора прибора по

и

определенному режиму рабо-ш н характеристикам входных воздействий.

Основные выпады работы

1. Разработанная ММ позволяет рассчитывать амплитудные характеристики передающих ЭЛП rima видикон в режиме непрерывного считывания и п режиме регулируемой длительности накопления с учетом процессов формирования потенциального рельефа и его коммутации электронным лучом при полиномиальной аппроксимации нелинейной ВЭХ, с учетом темповой фотопроводимости, длит ельности накопления си шала на мишени ЭЛП, параметров ЭЛП и растровых разверток. Нелинейность начального участка ВЭХ оказывает существенное влияние на характеристики выходного сигнала ЭЛП начального участка динамического диапазона.

2. Моделирование амплитудных, накопительных и пространственно-частотных характеристи к передающих ЭЛП в режиме регул нруемой длител ьности накопления подтвердило результаты известных оксиернм«ягга льных исследований и может эффективно .использоваться для выбора тина ЭЛП и его режима и высокочувствительных телевизионных системах визуализации и обработки малоконтрзстлых статических входных изображений. В ряде случаев полученные результаты целесообразно применить для оптимизации режима источника излучения. В моделях учитывается возможность смещения сформированного потенциального рельефа (за счет темповых токов мишени) во всем динамическом диапазоне ВЭХ ir амплитудных характеристик.

3. Применение вычислительных средств для моделирования характеристик ЭЛП позволило исключить многие ограничения., нагсладываемые на известные ранее модели, учесть сложные процессы коммутации потенциалы юга рельефа в режиме разрушающего считывания, рассчитать остаточный потенциальный рельеф при многократном считывании и коммутационную инерционность, что является первоочередным для выбора режима и тина ЭЛП в системах с динамическими изображениями.

4. Моделирование погрешности аналогового и аналого-цифрового преобразования входного изображения одиночной линии с равномерным и гауссовскнм распределением освещенности в телевизионной камере приведено в нормированных неременных и параметрах, которые позволяют без дополнительных инженерных расчетов непосредственно определять среднеквадратическую погрешность преобразования с учетом типов, режимов и параметров передающих .ЭЛП. параметров усилителя считывания и растровых

разверток. Для аналого-цифрового преобразования дополнительно учитывается частота дискретизации, количество уровней квантования по амплитуде и метод восстановления аналогового сигнала. Из трех рассмотренных методов восстановления (с помощью полиномов Лагранжа, функций отсчетов и сплайнов) наименьшая среднеквадратическая погрешность достигается при восстановлении аналогового сигнала с помощью сплайнов.

5. Разработанный ППП предназначен для моделирования электрических характеристик ЭЛП видиконного типа. Он обеспечивает высокую точность моделирования за счет использования эффективных алгоритмов численного анализа (решения уравнения методом дихотомии, вычисления интеграла с апостериорной оценкой точности), а также выбора соответствующих лингвистических (система меню) и программных (автоматический выбор системы входных параметров при заданной системе координат) средств.

6. Полученные результаты моделирования дают возможность оптимального выбора режима в соответствии с параметрами передающего ЭЛП, задаваемыми входными воздействиями и параметрами развертки либо оптимального выбора прибора при заданном режиме и входных воздействиях. В ППП предусмотрена возможность включения программ для расчета модельных характеристик других режимов без изменения структуры пакета и сервисных модулей. Пакет позволяет производить расчет семейства характеристик модели в задаваемой пользователем системе координат и с задаваемым варьируемым параметром. Пакет удобен для проектировщиков электронных приборов, так как выходные результаты формируются в отдельных файлах простой структуры, позволяющей использовать их в других системах анализа.

7. Сопоставление данных, полученных при моделировании электрических характеристик выходного сигнала, с экспериментальными показало высокую адекватность разработанных моделей ЭЛП.

8. Полученные в работе результаты были использованы при проектировании прикладных телевизионных систем с повышенной чувствительностью и разрешающей способностью, предназначенных для контроля качества изделий.

Основные результаты опубликованы в следующих работах:

1. Чан Т.Х. Расчет информационной емкости перспективных электронно-лучевых приборов для рентгенгелевизионной системы высокой четкости и чувствительности. // Вестник КПИ, сер. Радиоэлектроника, вып.29, - 1992. - с.102-105.

2. Денбновецкий C.B., Лещишин A.B., Чан Т.Х. Погрешность преобразования сигнала телевизионной камерой. // Вестник Киевского политехнического института, сер. Радиоэлектроника, вып.30, 1994, с.40-45.

Разработка программы для расчета погрешностей преобразования сигнала телевизионной камеры.

3. Чан Т.Х. Погрешность аналого-цифрового преобразования видеосигнала при равномерной дискретизации. / / Сборник докладов Международной науч.-техн. конференции "Проблемы автоматизированного моделирования в электронике". Киев, КПИ. -1994. - с.119-122.

4. Денбновецкий C.B., Лещишин A.B., Михайлов С.Р., Чан Т.Х. Моделирование электронно-лучевого прибора в режиме регулируемой длительности накопления сигналов. // Сборник докладов Международной науч.-техн. конференции "Проблемы автоматизированного моделирования в электронике". Киев, КПИ. -1994. - с. 152-156.

Разработка математической модели для определения электрических характеристик электронно-лучевого прибора в режиме регулируемой длительности накопления сигналов.

5. Денбновецкий C.B., Лещишин A.B., Чан Т.Х. Моделирование сканирующего телевизионного преобразователя.// Сборник докладов Международной науч.-техн. конференции 18-20 мая 1995г. "Проблемы физической и биомедицинской электроники". -Киев: КПИ, 1995. - с. 40-43.

Расчет коммутационной инерционности для режимов с регулируемой длительностью накопления и непрерывного считывания.

АННОТАЦИЯ

Чан Тху Ха

"Моделирование видиконных передающих электронно-лучевых приборов для растровых электронных систем". Диссертация в виде рукописи на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.13.05 "Системы автоматизированного проектирования".

Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт", Киев, 1996 г.

Основные положения и результаты:

1. Моделирование электрических характеристик и параметров передающих ЭЛИ в режиме непрерывного считывания с учетом нелинейности процессов формирования и коммутации потенциального рельефа электронным лучом, параметров развертки и мишени при полиномиальной аппроксимации ВЭХ, которая справедлива для видиконов с гладкой и пористой структурой мишени.

2. Моделирование характеристик и параметров передающих ЭЛП в режиме регулируемой длительности накопления на мишени с учетом длительности накопления, параметров развертки и темповой проводимости мишени. Данный режим многократно повышает чувствительность ЭЛП и растровых сканирующих систем.

3. В режимах непрерывного считывания и регулируемой длительности накопления увеличение эффективности коммутации электронным лучем приводит к увеличению разрешающей способности ЭЛП и уменьшению ее коммутационной инерционности. Определяющую роль при этом играет режим считывания. Растояние между строками растра считывания вляет на выходной сигнал и электрические характеристики ЭЛП, и это учитывается в модели через остаточный потенциальный рельеф, который в свою очередь определяется эффективностью коммутации.

4. Моделирование погрешностей преобразования видеосигнала в телевизионной камере в нормированных координатах и переменных с учетом протяженности и формы распределения входного оптического сигнала, разрешающей способности ЭЛП, параметров видеоусилителя, и ошибки взятия отсчетов при восстановлении дискретизированного сигнала рядом Котельникова, ступенчатой интерполяцией, полиномом Лагранжа и сплайн-функциями, позволяет существенно упростить инженерный расчет сканирующих преобразователей на основе ЭЛП.

5. Разработка проблемно-ориентированного ППП, предназначенного для моделирования электрических характеристик передающих ЭЛП типа видикон в режимах непрерывного считывания и регулируемой длительности накопления, обеспечивающего высокую точность моделирования за счет использования эффективных алгоритмов численного анализа, выбора соответствующих математических, лингвистических и аппаратных средств. ПГГП имеет модульную структуру, что позволяет упростить реализацию сложных взаимосвязанных его частей и использовать широкие возможности структурного программирования, и реализован на алгоритмическом языке С++ , являющемся в настоящее время одним из мощных средств программирования.

THE SUMMARY

Tran Thu На

" Modeling of vidicon transmitting electronic beam devices for electronic systems The dissertation in kind of the manuscript for competition for a scientific degree of the candidate of technical sciences on speciality 05.13.05 " Systems of automated designing ".

National technical university of Ukraine " Kiev polit.echnic.al institute ", Kiev, 199fi

Main rules and results:

1. Modeling of the electrical characteristics and parameters of camera electronic beam devices (EBD) in mode of continuous reading with allowance for nonlinearity of processes of formation and switching potential charge pattern by an electronic beam, parameters of display and target at half-other approximation the secondary issuing characteristic (SIC), which is fair for vidicons with smooth and porous structure of a target.

2. Modeling of the characteristics and parameters EDB in mode of adjustable duration of accumulation on target with allowance for duration of accumulation, parameters of display and dark conductivity of a target. The given mode repeatedly increases sensitivity EDB in scanning systems.

3. In modes of continuous reading and adjustable duration of accumulation the increase of efficiency of switching by an electronic beam is resulted to increase of resolution EDB and reduction with its switching inertia. The determining role thus is played with a mode of reading. Distances between lines of reading a signal and electrical characteristics EDB influences on output, and it is taken into account in model through residual charge pattern, which is in turn determined by efficiency of switching.

4. Modeling of errors of transformation of video signal in television chamber in normalized coordinates and variable with allowance for extents and modes of distribution of a source optical signal, resolution EDB, parameters of the videoamplifier, and error to take of readout at restoration of a discretic signal by Cotelnicov's beside, spline-functions, Lagrange's half-other and step interpolation, permits essentially to simplify engineering account of scanning converters on basis EDB.

5. The development problem-oriented package of the applied programs, intended for modeling of the electrical characteristics transmitting EDB of a vdicon's type in modes of continuous reading and adjustable duration of accumulation, ensuring hight accuracy of modeling, that is achieved at using of effective algorithms of the numerical analysis, but also at the expense of choice appropriate mathematical, linguistic and hardware. Package of the applied programs has modular structure, that permits to simplify realization of complex interconnected its parts and to use ample opportunities of structural programming, and is realized on algorithmical language C ++, being now one of powerful means of programming.

16

Таблица 1

Погрешность преобразования_

р а->10 метод шаг дискретизации

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6

1.5 1 0.0041 0.0083 0.0162 0.0371 0.106 0.1542

2 0.0043 0.0093 0.0175 0.0408 0.123 0.178

3 0.0090 0.0182 0.0321 0.0543 0.132 0.180

1.0 1 0.0045 0.0095 0.0180 0.0351 0.108 0.161

2 0.0047 0.0128 0.0375 0.0942 0.122 0.185

3 0.0398 0.0412 0.0648 0.130 0.176 0.216

0.5 1 0.0057 0.0302 0.0792 0.122 0.183 0.204

2 0.0104 0.0356 0.0983 0.144 0.198 0.221

3 0.0557 0.0801 0.138 0.169 0.1983 0.233

Примечание: В таблице обозначены методы восстановления: 1- сплайнами, 2- функциями отсчетов, 3- полиномом Лагранжа. а и (3 - постоянные величины видикона.

Таблица 2

погрешность интегрирования погрешность пычислеяия корней время расчета (с) объем памяти (байт)

0.01 0.01 30 45

0.01 0.001 40 55

0.01 10ь 50 68

0.001 0.01 40 420

0.001 0.001 60 430

0.001 10ь 72 456

10"" 0.01 89 6420

Ю'ь 0.001 100 6450

10"ь 10"ь 110 6460