автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.04, диссертация на тему:Средства и методы измерений параметров пикосекундных сигналов при наличии шумов и искажений в электронно-оптическом тракте телевизионной системы

На правах рукописи

КАРПОВ МАКСИМ АЛЕКСАНДРОВИЧ

СРЕДСТВА И МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЙ ПАРАМЕТРОВ ПИКОСЕКУНДНЫХ СИГНАЛОВ ПРИ НАЛИЧИИ ШУМОВ И ИСКАЖЕНИЙ В ЭЛЕКТРОННО-ОПТИЧЕСКОМ ТРАКТЕ ТЕЛЕВИЗИОННОЙ СИСТЕМЫ

Специальность 05.12.04-Радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

МОСКВА 2010

003494225

Работа выполнена на кафедре радиоприборов Московского государственного института радиотехники, электроники и автоматики (технического университета)

Научный руководитель: Научный консультант:

доктор технических наук, профессор Нефедов Виктор Иванович кандидат технических наук, профессор Захаров Анатолий Кузьмич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Тумковский Сергей Ростиславович

доктор технических наук, профессор Белоусов Олег Борисович

Ведущая организация: Федеральное государственное унитарное

предприятие «Московский научно-исследовательский радиотехнический институт», г. Москва

Защита состоится « 22 » апреля 2010 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д.212.133.06 в Московском государственном институте электроники и математики (технического университета) по адресу:

109028, Москва, Б. Трехсвятительский пер., д. 3.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МИЭМ (ТУ) Автореферат разослан « 17» марта 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета к.т.н., профессор

Н.Н. Грачев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Многие научные организации в России и за рубежом занимаются изучением характеристик быстропротекающих процессов (БПП) по сопровождающему их оптическому излучению. В области радиотехники и телевидения к ним можно отнести такие задачи, как организация передачи и приема короткоимпульсных сверхширокополосных сигналов, машинное зрение, лазерная локация, изучение электрических пробоев и разрядов, тепловидение и рентгеноскопия, объемная томография и процессы неразру-шаюшего контроля. В области квантовой электроники представляют интерес такие задачи, как измерение излучающих характеристик поверхностей, взаимодействие лазерного излучения с веществом, изучение состояний плазмы, фазовые переходы в различных средах и др. При этом все большую остроту для исследователей приобретают такие характеристики телевизионных измерительных систем, как пороговая чувствительность, частота видеосъемки, уровень аппаратных шумов, динамический диапазон, полоса пропускания и погрешность измерений.

Актуальность проблемы. В настоящее время для осуществления высокоскоростной (103...105 кадров/сек) видеорегистрации в оптическом диапазоне широко используются цифровые системы на основе твердотельных ПЗС или КМОП матричных детекторов. Несмотря на простоту и удобство использования им присущ ряд известных недостатков, главные из которых — достаточно высокий уровень аппаратных шумов, ограничивающий пороговую чувствительность, и необходимость накопления и переноса зарядов вдоль поверхности фоточувствительного кристалла, ограничивающая кадровую частоту видеосъемки.

Одним из способов увеличения чувствительности и частоты съемки телевизионной системы является использование гибридной электронно-оптической видеографической камеры, состоящей из электронно-оптического преобразователя (ЭОП), состыкованного с цифровой системой обработки изображений.

Электронно-оптический преобразователь в сравнении с традиционными матричными фотоприемниками телевизионных измерительных систем отличается высоким быстродействием (теоретический предел временного разрешения 10"14 с), большим объемом одновременно регистрируемой пространственной информации (до 106...108 разрешаемых элементов), предельной чувствительностью (регистрируется каждый электрон, эмитируемый фотокатодом), широким спектральным диапазоном регистрации (от рентгеновского до ближнего ИК излучения).

За последние годы в литературе опубликован ряд работ по применению электронно-оптических телевизионных систем (камер) не только для получения феноменологической информации о регистрируемых процессах, но и для измерений различных параметров, таких как пространственные и временные интервалы, относительные, а иногда даже и абсолютные

интенсивности сигналов, длительности сигналов и др. До недавнего времени применение таких камер ограничивалось в основном высокой погрешностью измерения пространственно-временных интервалов вследствие присущих такого рода системам оптических и электронных аберраций изображения. Исследованию и разработке электронно-оптических методов и устройств регистрации быстропротекающих процессов посвящены труды A.M. Прохорова, A.M. Леонтовича, JI.A. Арцимовича, М. М. Бутслова, Б. М. Степанова, С. Д. Фанченко, МЛ. Щелева, Е.К. Завойского, Д. Герберта, Е. Милота, Ф. Шабана и других отечественных и зарубежных ученых. Вместе с тем в данной области имеются вопросы, требующие более глубокой проработки и развития.

Проведенный автором анализ современного состояния средств измерений в области фотоники в России показал, что описываемые в действующих по настоящее время стандартах ГОСТ Р 25677-83, ГОСТ Р 21815.(0-17)-86 «Преобразователи импульсного излучения электронно-оптические измерительные», ГОСТ Р 21815.18(19)-90 и других методы проведения измерений устарели и не учитывают современного уровня развития технологий, а рекомендованная для проведения измерений аппаратура морально устарела и в настоящее время не выпускается.

Растущий объем импульсных источников излучений, включающих твердотельные, газовые, жидкостные и оптоволоконные лазеры, органические и полупроводниковые светодиоды в промышленности, научных исследованиях, медицине и военном деле ставит задачу по созданию электронно-оптических средств измерений временных характеристик различного уровня от рабочих до эталонных.

Особенно актуальной эта задача становится в связи с вводом в России с 2009 г. ГОСТ Р ИСО-11554. Согласно этому стандарту, прибор для измерения формы импульса излучения, в состав которого входят первичный измерительный преобразователь (ПИП), а также электронные звенья, должен иметь временные характеристики, позволяющие без искажений воспроизводить импульс, фронт которого не менее чем в 10 раз короче длительности фронта регистрируемого импульса. Таким образом, для измерения характеристик сигналов длительностью 10~9...10~6 с необходимо иметь динамический диапазон регистрирующей системы порядка 104 при полосе пропускания не менее 10 ГТц. Обеспечить такие характеристики могут только измерительные системы на базе ЭОП.

Решение этой серьезной научной проблемы определяет актуальность настоящей диссертации, направленной на разработку и исследование высокоточных методов и средств измерения параметров и характеристик пи-косекундных сигналов, что позволяет существенно повысить точность измерений пространственно-временных характеристик импульсного излучения электронно-оптическими камерами в интересах всех отраслей экономики нашей страны.

Целью работы является:

• исследование возможности усовершенствования существующих высокоскоростных электронно-оптических камер и ЭОП с целью улучшения их динамических, временных и передаточных характеристик;

• создание современных средств и методов измерения пространственно-временных характеристик оптического излучения на основе новых камер и ЭОП, обладающих широкими динамическим диапазоном, высокой временной и пространственной разрешающей способностью;

• разработка методов повышения точности измерений характеристик импульсного излучения электронно-оптическими системами;

• создание метрологической базы для измерения характеристик, поверки и аттестации электронно-оптических камер.

В соответствии с целями в работе решены следующие задачи:

• разработана конструкция и предложена новая технология изготовления пикосекундного малогабаритного измерительного ЭОП;

• создана оригинальная математическая модель измерительного ЭОП с использованием современных средств компьютерного моделирования, оценены степень и величина влияния каждого из его узлов на пространственно-временные и передаточные характеристики;

• исследованы виды и характер искажений сигналов, возникающих в сквозном тракте электронно-оптической камеры и уровень вклада каждого вида искажений в полную погрешность измерений;

• предложены методы повышения точности измерений пространственно-временных и энергетических характеристик сигналов электронно-оптическими измерительными камерами, позволившие существенно уменьшить искажения сигналов в сквозном передаточном тракте;

• разработана оригинальная комплексная методика поверки и измерения пространственно-временных, энергетических и спектральных характеристик электронно-оптических камер.

Методы исследования. При проведении исследований в работе использованы: методы спектрально анализа, аппарат теории поля и классической электродинамики, дифференциальные и интегральные преобразования двумерных сигналов, методы аппроксимации радиальными полиномами Цернике, теория вероятностей и математическая статистика, различные способы аппроксимации и интерполяции функций, теория передачи и преобразования информации, методы топологических преобразований, методы компьютерного моделирования и проектирования.

Научной новизной обладают следующие результаты.

1. Усовершенствованная математическая модель и оригинальные методы расчета характеристик универсальных малогабаритных времяанализирующих измерительных ЭОП для телевизионных систем.

2. Высокоэффективный программный метод устранения пространственно-временных искажений в сквозном преобразующем тракте измерительной электронно-оптической телевизионной системы.

3. Новый малогабаритный универсальный пико секундный времяанали-зирующий ЭОП, не имеющий зарубежных аналогов по потребляемой мощности и габаритам среди приборов аналогичного уровня.

4. Методы улучшения пространственно-временных характеристик электронно-оптических измерительных систем, позволившие существенно уменьшить величину искажений в сквозном тракте электронно-оптических измерительных систем.

5. Оригинальная комплексная методика поверки и измерения пространственно-временных, энергетических и спектральных характеристик электронно-оптических измерительных систем.

Практическая ценность заключается в:

• разработке и создании полностью автоматизированной дистанционно управляемой ликосекундной измерительной камеры для исследования пространственно-временных характеристик оптического излучения с гарантированной погрешностью, отвечающей мировым стандартам;

• разработке и создании макета измерительного комплекса для хранения и передачи временных характеристик импульсного оптического излучения во временном диапазоне от 10" до 10""9 с;

• создании оригинальных комплексных методик поверки и измерения пространственно-временных, Энергетических и спектральных характеристик электронно-оптических телевизионных измерительных систем.

Основные научные положения, выносимые на защиту

1. Новый класс малогабаритных импульсных электронно-оптических измерительных телевизионных систем, обладающих широкими динамическим диапазоном и полосой пропускания, высокой пространственно-временнбй разрешающей способностью.

2. Метод коррекции геометрических и фотометрических искажений электронно-оптического тракта и линеаризации передаточной характеристики измерительной системы.

3. Новые методы измерения пространственно-временных характеристик оптического излучения на основе импульсных электронно-оптических телевизионных систем нового поколения.

4. Оригинальные методы повышения точности измерений пространственно-временных характеристик импульсного излучения электронно-оптическими телевизионными системами.

5. Метрологическая и аттестационная база для измерения характеристик, поверки и аттестации электронно-оптических камер.

Основные результаты работы внедрены в ведущих научно-технических центрах и организациях: ФГУП ВНИИОФИ, РФЯЦ ВНИИЭФ г. Саров, ГНЦ ИТЭФ, ИНЭП ХФ РАН, ИНХС РАН, ИПФ РАН, концерне

радиостроения «ВЕГА», ГНЦ ВНИЦ ВЭИ, ГНТЦ им. Хруничева, РНЦ «Курчатовский институт», ГНЦ ТРИНИТИ, учебном процессе МИРЭА.

Апробация работы. Основные результаты и положения диссертационной работы докладывались и обсуждались с 2000 по 2009 гг. на Российских и международных научно-технических конференциях: «Высокоскоростная фотография и фотоника», международной конференции по физике плазмы и УТС, международном симпозиуме по ударным волнам, международной конференции «Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения», международной конференции «Цифровая обработка сигналов и ее применение», всероссийской конференции «Фотометрия и ее метрологическое обеспечение» и ряде других.

Достоверность основных положений и выводов подтверждена экспериментально в процессе исследований с применением разработанных электронно-оптических камер, сравнении результатов измерений с эталонами частоты и яркости, совпадением результатов измерений с расчетами и данными, полученными другими авторами, а также актами о внедрении и использовании научных и практических результатов диссертации.

Публикации. Результаты диссертационных исследований опубликованы автором более, чем в 25 работах (из них 45 статьи в ведущих научных журналах и изданиях, выпускаемых в Российской Федерации и рекомендуемых ВАК для публикация основных материалов диссертаций, представляемых на соискание ученой степени кандидата наук).

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, пяти приложений, списка использованных источников информации, включающего 126 наименований, содержит 188 страниц текста, 26 рисунков и 18 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность, сформулированы цель, задачи и методы исследования, представлены новизна, научная и практическая ценность, кратко излагается содержание и основные результаты работы.

Первая глава содержит анализ научно-технической литературы за последние годы, известных исследований, патентный поиск и материалы, дающие сведения о проблеме построения высокоточных электронно-оптических телевизионных измерительных систем. Проведена классификация, сравнительный анализ известных методов измерения характеристик быстропроте-кающих процессов, рассмотрены методы измерения, сравнения и поверки характеристик ЭОК и предложены методы их усовершенствования.

Известно, что основным фактором, ограничивающим предельную чувствительность фотоприемника, является наличие шумов. В оптическом диапазоне принципиально неустранимые шумы складываются из дробового и волнового шума, описываемыми статистиками Пуассона и Пойа. Для

некоторых типов специальных фотокатодов такой шум может составлять 10"12...10-15 А/см2 при типичном фототоке (2...5)х10'2 А/Вт, а современные микроканальные умножители, встраиваемые в ЭОП, могут обеспечить коэффициент усиления до 10б. Отмеченное позволяет использовать такой ЭОП в качестве высокочувствительного детектора излучения.

Использование в ЭОП электронных пучков, эмитированных фотокатодом, позволяет производить над ними операции пространственно-временнбго преобразования информации, содержащейся в исходном изображении. Основными операциями, позволяющими извлечь или преобразовать нужную информацию, являются развертка, отклонение и фокусировка пучков. Быстродействие электронно-оптической системы (ЭОС) зависит от скорости отклонения и разброса скоростей фотоэлектронов, а аберрации обусловлены дефектами изготовления отклоняющей и фокусирующей систем. Основными физическими явлениями, определяющими быстродействие ЭОП, является дисперсия начальных импульсов фотоэлектронов, а при больших интенсивностях регистрируемого излучения - их кулоновское взаимодействие. Дисперсия начальных импульсов приводит к дисперсии их времени пролета от фотокатода до отклоняющей системы, в результате чего возникает неопределенность пространственно-временнбго преобразования сигнала, ограничивающая временное разрешение ЭОП.

Особенность времяанализирующих пикосекундных ЭОП — высокие скорости отклонения электронных пучков. При высокой энергии пучка требуемая чувствительность отклоняющих систем обеспечивалась за счет достаточно большого расстояния между отклоняющей системой и экраном. В результате противоречия, вытекающие из условий малой дисперсии времен пролета фотоэлектронов и необходимой чувствительности отклоняющих систем, решались за счет компромисса, результатом которого были высокие питающие напряжения и большие габаритные размеры ЭОП.

Общие тенденции в радиоэлектронике, связанные с миниатюризацией, коснулись и электронно-оптических камер. Ряд зарубежных производителей интенсивно работает над созданием малогабаритных камер нового поколения. Основой таких камер являются специально разрабатываемые малогабаритные ЭОП. Для создания конкурентоспособного отечественного ЭОП в диссертации были предложены следующие решения:

• технология напыления слоя фотокатода с непрерывным контролем толщины напыленного слоя для оптимизации соотношения квантового выхода фотокатода с дисперсией разброса скоростей фотоэлектронов;

• уменьшение длины пролетного пространства, габаритов и веса, а также питающих напряжений за счет миниатюризации основных узлов ЭОП;

• удаление усложняющих конструкцию элементов типа антидисторси-онных электродов в пользу средств программной обработки изображений.

Все это позволяет существенно упростить цикл производства ЭОП, снизить его себестоимость при сохранении основных характеристик.

Вторая глава посвящена разработке и описанию методов, численно-аналитических моделей и методик исследования пространственно-временных характеристик ЭОП, а также содержит предложения по минимизации искажений в измерительном тракте телевизионной системы.

Расчеты электронно-оптической системы (ЭОС) производились путем математического моделирования. Задача, решаемая в процессе расчетов, заключалась в определении конфигурации системы электродов, обеспечивающих формирование электронного изображения с требуемыми пространственными и временными характеристиками. Использованный при расчетах программный пакет позволяет с высокой точностью рассчитывать траектории электронов в заданной электродной системе и вычислять на основе полученных данных ряд ее электронно-оптических параметров.

Несмотря на то, что при решении полевой задачи в программном пакете используется кусочнопостоянная аппроксимация распределения плотности зарядов, реализованные в нем алгоритмы оптимизирующей динамической реконфигурации разбиения поверхностей электродов на микроэлементы и оригинальный рекуррентный алгоритм покоординатного разложения траектории в ряд по параметру процесса обеспечивают расчеты траекторий с погрешностью 10' и выше. Такая точность расчетов позволяет, используя результаты траекторного анализа, не только определять электронно-оптическое увеличение и дисторсию, но и получать семейства частотно-контрастных характеристик, и на их основе корректно строить форму поверхности изображения или распределение пространственного разрешения фотоэлектронного изображения по плоскости входной поверхности микроканальной пластины.

Динамические характеристики ЭОП, траектории электронов и функция рассеяния от точечного эмиттера в общем случае описываются задачей Коши для системы обыкновенных дифференциальных уравнений

±(m±{x,t)) = -e4(p{x), (1)

at at

где г - радиус-вектор частицы массой т и зарядом е, t - пролетное время.

Начальные условия вылета частицы из фоточувствительного слоя характеризуют функции распределения начальных скоростей электронов, эмитируемых из расчетной точки по уровню и направлению. При моделировании полагается, что вероятность испускания частицы из такой элементарной точки фотокатода Р в телесном угле асо под углом 9 к нормали пропорциональна cosk6a(o, при к = 1 (Ламбертовское распределение), 2, 3, ... Далее рассматриваются пучки из N равновероятных траекторий с законом распределения по углам cos3 9 в предположении, что все фотоэлектроны имеют равную энергию. Свойства электронного изображения изучаются на выходной поверхности S, при этом фотоэлектроны из точки Р катода собираются на некотором сегменте dSP поверхности S.

Введя систему ортогональных координат (ть т2, т3) и определив S частью координатной поверхности т3 = const, траектории электронных пучков {т/}, / = 1, 2,..., N из точки Р катода на S будут характеризоваться координатами {(г«, тд)}. При этом центр рассеяния г = (г',г7) элементарного пучка и СКО а от центра тяжести определятся по формулам:

-к -г

a{t'> =

(2)

где |т/- т| — евклидово расстояние между точками г, и т; г,, т е Б.

СКО а от центра тяжести т пучка электронов дает представление о площади пятна рассеяния на сегменте с13Р. В свою очередь форму и структуру пятна рассеяния элементарного электронного пучка характеризует функция рассеяния 8Р(т) от точечного эмиттера Р, определяемая как

Sp(x) =

л,те{ты =тк2... = ты) 0,тй{т,.};/ = !,2,..JV

tgS.

(3)

Для определения технического временнбго разрешения (аппаратной функции) ЭОС необходимо знать ее реакцию на световую 5-функцию, длительность которой пренебрежимо мала по сравнению с временным разрешением. При этом время пролета электрона от фотокатода до плоскости отклонения в общем случае описывается выражением:

Г = #}[Ф(2) + С/0]-,а& (4)

о

где f = (2e/m)'"2; zj — координата плоскости отклонения; 0(z) — распределение потенциала по траектории движения электрона; Uo- удовлетворяет условию eUo=0,5mVoz2, Voz — нормальная составляющая начальной скорости фотоэлектрона.

Очевидно, что разность времени пролета электронов с нулевым и ненулевым начальными импульсами (mV0z=0 и 7wV0#0) до плоскости отклонения в первом приближении и определяют временные аберрации ЭОС. Для уменьшения разности времени пролета на небольшом расстоянии от фотокатода устанавливают ускоряющий электрод, создающий в зазоре между ними электрическое поле очень высокой напряженности. Тогда разность времени пролета фотоэлектронов с нулевым и ненулевым начальными импульсами описывается выражением

М = 1Ей +0,5г/о }[Ф(5)

где - координата ускоряющего электрода; т^- координата плоскости отклонения; Е0 - напряженность электрического поля в зазоре между фотокатодом и ускоряющим электродом. В формуле (5) первый член определяет временные аберрации в плоскости ускоряющего электрода, а второй — в пространстве фокусировки и дрейфа электронного пучка. Уменьшению временных аберраций способствует и снижение времени пролета электронов, что достигается повышением потенциала анода и сокращением длины пролетного пространства. Расчеты по (4-5) показывают, что временной разброс пролета электронов порядка 4 пс для многощелочного фотокатода в такой ЭОС можно обеспечить при расстоянии между ускоряющей сеткой и анодом около 20 мм даже при понижении напряженности поля у фотокатода до 3 кВ/мм, что может только положительно сказаться на электропрочности ускоряющего промежутка и повышении надежности ЭОП.

Третья глава посвящена моделированию и разработке конструкции нового ЭОП, численному расчету его пространственно-временных параметров на основе методов траекторного анализа и построению частотно-контрастных характеристик (ЧКХ), определяющих его разрешающую способность. Конечной задачей математического моделирования являлось определение конфигурации электродов ЭОС, обеспечивающей заданное электронно-оптическое увеличение, и расчет времени пролета фотоэлектронов. Производилось несколько математических экспериментов при варьировании геометрии и потенциалов электродов начальной модели, из которых определялись значения электронно-оптических параметров анализируемых систем и аппроксимационные коэффициенты вариационных функций этих параметров.

На рис.1 представлены результаты расчета траекторий фотоэлектронов. Начальными условиями были заданы энергии электронов 0 эВ и 5 эВ, а углы вылета относительно нормали к фотокатоду -0°, ±30°, ±60° и ±90°. Радиальные координаты точек вылета: 7,5 мм - край рабочего поля фотокатода; 5,3 мм - периферийная зона; 0 мм - центр фотокатода. Из траекторного анализа для края рабочего поля фотокатода получены значения коэффициента увеличения Гэо= 0,98 и дисторсии % = 0,031.

В работе была проведена оценка временного разрешения на основе расчета разности времени пролета до плоскости отклонения двух фотоэлектронов, которые вылетают одновременно из одной точки фотокатода с различными начальными импульсами тУйиФ тУ^:

АТ^-Т, }[Ф(2) + и01]-тсЬ-|[Ф(2) + и02]~тсЬ

[о о

10 15 20 25 30 45 50 55 ВО 65 ТО 75 ВО 85 ВО

Оовл "щртттп. 1—

Рис.1.Траектории фотоэлектронов в счетной модели где С/и и и02 - начальные энергии фотоэлектронов, соответствующие нормальным компонентам их начальных импульсов. Из (6) видно, что для расчета времени пролета необходимо распределение потенциала по траектории движения электрона.

На рис.2,а показаны расчетные кривые распределения осевого потенциала во времяанализирующем ЭОП и его прототипе. Для выбора окончательного варианта произведен подробный анализ с расчетом ЧКХ. При этом в качестве начальных условий движения фотоэлектронов в модели используется распределение по энергиям/углам:

Г

У

—•:>—прототип -Уг-иоеый ЭОП

10 20 30 40 50 60 Расстояние до фотокатода, мм

а

61 СЭ 05

Расстояние от фото катода, мм

б

Рис. 2. Расчетные кривые: а - распределения осевого потенциала в прототипе и модели нового ЭОП; б- контраста фотоэлектронного изображения от расстояния до фотокатода

к=\

COS0 .

(7)

где 2l,AtMk(slеш) - линейная комбинация нормированных функций распределения Максвелла, с помощью которой аппроксимируется распределение вторичных фотоэлектронов по начальным энергиям; Ак- весовой коэффициент /с-й функции; Еок - наиболее вероятная энергия к-й функции.

Для расчета масштаба переноса изображения и дисторсии использовались коэффициенты при первых членах разложения в степенной ряд радиальной координаты электрона R(z) как функции радиальной координаты точки вылета из фотокатода R(0): R(z) = n(z)R(0)+Ô(z)R(0)3 +.. .+a„(z)R(0)"...; ц = 0,92. Электронно-оптическое увеличение системы и геометрические искажения изображения определяются на основе этого выражения соответственно как r3a=R(z)/R(0)=m(z)+d(z)R(0)Z

и с = d{z)R (О)2 / 2[m(z) + d{z)R(0)2 ]

На рис.2,б приведены семейства кривых контраста фотоэлектронного изображения в зависимости от расстояния до фотокатода.

При моделировании были также рассчитаны время пролета фотоэлектронов в отклоняющей системе, представленные на рис.3.

|альная энергия О.б эВ энергия О эВ энергия 0.6 эВ jьнэя энергия О э9 ,нэя энергия 0,6 эВ энергия О эВ энергия 0,6 эВ

Осевая координата электрон:

Рис.3. Расчетное время пролета электронов в электронной системе ЭОП

Результаты моделирования показали следующее.

1. Как при повышении напряжения на ускоряющем электроде, так и при понижении анодного напряжения на 20% электронно-оптическое увеличение возрастает на 10% и не превышает значения Гэоп = 1,0, а дисторсия остается практически постоянной.

2. Повышение напряжения на ускоряющем электроде до 6 кВ (на 20%) приводит к уменьшению разности времени пролета электронов на 55...57 фс, что составляет менее 6% от результата, полученного при 5 кВ.

3. Уменьшение анодного напряжения до 4 кВ (на 20%) увеличивает разность времени пролета электронов осевого пучка до 1,1 пс, а краевого пучка примерно до 1,4 пс, т.е. падение временнбго разрешения составляет 11... 14% от результатов, полученных при 5 кВ на аноде, и такой режим в некоторых случаях можно использовать для повышения чувствительности отклоняющей системы, которое составит соответственно 20%.

В результате расчетов и моделирования был изготовлен опытный образец нового пикосекундного ЭОП. По сравнению с исходной моделью его габариты удалось уменьшить с 365 до 80 мм, а питающие напряжения с 15 до 3...4 кВ при небольшом увеличении разрешающей способности.

Четвертая глава посвящена разработке методов программной коррекции сквозных искажений тракта системы, разработке методики измерения параметров и поверочного стенда и исследованию характеристик созданной камеры.

На сегодняшний день для математического описания поверхностей изображения (волновых фронтов) весьма перспективным методом является аппроксимирующее представление поверхности изображения в виде коэффициентов разложения по ортогональному базису полиномов Цернике

Пр,<?) = £ ¿СптК(р)соз(т1р)+Х ¿5„т/?;(р)вт(т^ (9)

п=0 т=0 п=1 т=1

где W(p,ф) - описываемая функция; р и ф - полярные координаты точки, С„т и 3,т коэффициенты разложения, К (Р) - радиальные полиномы Цернике.

Полиномы Цернике наиболее предпочтительны в электронной оптике потому, что представляют классические аберрации: наклоны, дефокусировку, астигматизм, кому и т.д., и ортогональны на круге р < 1 е [0,2я].

В разложении функции поверхности (волновой аберрации)

1Г(р,<р) = £сгг1(р,<р) (Ю)

I

с0 указывает общее смещение относительно плоскости круга, С/ и с2 —наклоны по у и х, с3 — сферичность (дефокусировку), с4 и с5 — отклонение типа астигматизма, с6 и сп — отклонение типа комы третьей степени и т.д.

Для компенсации сквозных аберраций в поле зрения системы вписывается ортогональная сетка с определенным числом ячеек. По характеру искажения ячеек определяют, какими коэффициентами разложения поверхности в базисе Цернике вызвана аберрация, после чего методом подбора корректирующих коэффициентов данную аберрацию можно программно исправить и при дальнейшем автоматически использовать их при вводе изображения из электронно-оптической камеры в компьютер (рис.4).

а б в

Рис. 4. Компенсация сквозных аберраций: а — определение коэффициентов по смещению узлов сетки: х' и у' - искаженные аберрациями координаты изображений истинных

центров марок х и у, нанесенных на тест-объект; б — сетка, искаженная подушкообразной дисторсией в реальной системе; в — изображение сетки после коррекции геометрических искажений.

При проведении коррекции фотометрических искажений записывается изображение рабочего поля, подсвеченного равномерно по его площади. В результате пространственной неоднородности сквозного коэффициента преобразования всего тракта ЭОС пространственная яркость изображения на выходе системы получается неравномерной. Программа определяет и записывает в память компьютера для каждого пикселя изображения поправочный коэффициент яркости.

На основе созданной камеры в ВНИИОФИ разработан макет эталона для измерения, хранения и передачи временных характеристик импульсного оптического излучения в диапазоне от 10'3... 10 с (рис. 5).

Рис. 5. Структурная схема макета комплекса для измерения, передачи и хранения размеров единиц временных характеристик лазерных пучков

Основным элементом комплекса является ЭОК 1, выполняющая функции компаратора. Шкала времени формируется импульсом от фемто-секундного лазера 2, размноженным в оптической линии задержки 3 на основе интерферометра Фабри-Перо. Воспроизведение формы и единицы длительности импульса основано на регистрации с помощью ЭОК импульсов разной длительности от набора реперных лазеров со стабильными энергетическими и временными характеристиками 4. С помощью светоде-лительной пластины 7 эти импульсы можно передавать поверяемому средству измерений следующего ранга 8. Работу комплекса обеспечивает компьютер 11 и блок синхронизации 10. В схеме элементы 5, 6 - зеркала; 9 -линза. Исследование характеристик системы, результаты калибровки и поверки приведены в приложении, а результаты объединены в табл. 1.

Таблица 1. Основные характеристики полученной измерительной системы

№ Измеряемый параметр, его размерность Обозначение Результаты измерения

1. Чувствительность фотокагода, АВт1 Ф^шах зю'2

2. Спектральный диапазон чувствительности фотокатода, нм ^пшг'-^тих 300... 1000

4. Пространственное разрешение, п.л. /мм: N 30

5. Диаметр фотокатода, мм: йк 25

6. Диаметр экрана, мм Аэ 25

7. Чувствительность пластин, мм-В' Н 17-Ю'3

В. Коэффициент преобразования, отн. ед. Л 105

10. Временное разрешение, с X 2-Ю*'2

И. Диапазон энергий излучения Дж ем2 н н тт" шах ю"11... ю"3

12 Нелинейность хронографической развертки, % 5КР <1

13 Периодическая временная нестабильность развертки,с .¡¡Иег < 5-10'12

14 Диапазон значений длительностей измеряемых импульсов, с <„ ю-12...1

15 Относительная погрешность результата измерения длительности оптических импульсов, % <1

В заключении сформулированы выводы по диссертационной работе в целом, показана актуальность рассмотренных в работе вопросов, а также изложен ряд тезисов, касающихся дальнейшего совершенствования электронно-оптических камер и общие соображения по созданию камер с фем-тосекундным временным разрешением.

В приложениях приведены принципиальные электрические схемы формирователей наносекундных управляющих импульсов, методики напыления фотокатодов, методики измерений параметров, технические условия на камеру, программы и листинги расчета траекторий фотоэлектронов.

Основные итоги диссертации. В процессе решения задач, поставленных в работе, получены следующие основные результаты:

1. Показана возможность создания малогабаритных гибридных электронно-оптических измерительных телевизионных систем высокого пространственно-временного разрешения, обладающих существенно меньшими габаритами и требующими существенно меньшего напряжения питания, чем существующие мировые аналоги.

2. Теоретически и экспериментально изучены факторы, ограничивающие пространственные, энергетические и временные характеристики в современных электронно-оптических измерительных системах, предложены методы усовершенствования и изготовлены образцы новых ЭОП.

3. Впервые разработан и внедрен в практику обработки результатов измерений программный метод коррекции электронно-оптических искажений сквозного приемного тракта телевизионной измерительной системы.

4. Предложена оригинальная комплексная методика измерения основных характеристик электронно-оптических камер, изготовлен экспериментальный стенд для их поверки и аттестации.

5. Изготовленная по результатам моделирования и расчетов электронно-оптическая измерительная система обладает пикосекундным временным разрешением и гарантированной погрешностью измерения пространственно-временных интервалов <1%.

6. На основе созданной в диссертации камеры разработан макет эталона для измерения, хранения и передачи временных характеристик импульсного оптического излучения в диапазоне от 10'3... 10' с.

Основные результаты диссертации изложены автором в ряде работ

Статьи в изданиях ВАК

1. Карпов М.А., Лебедев Ю.А., Мавлюдов Т.Б., Шахатов В.А., Эп-штейн И.Л. Динамика установления неравновесного СВЧ разряда на конце цилиндрического электрода в азоте при пониженных давлениях. Физика плазмы, 2010, том 36, №2, стр. 201-208.

2. Карпов М.А., Баско М.М., Дроздовский A.A., Голубев A.A., Губ-ский К.Л., Йоселиани Д.Д., Канцирев A.B., Кузнецов А.П., Новожилов Ю.В., Пронин О.В., Савин С.М., Сасоров П.В., Собур Д.А., Шарков В.Ю., Яненко В.В.. Плазменная линза для ускорителя тяжелых ионов ИТЭФ. Письма в ЭЧАЯ, 2008, том 5, №7, стр. 64-69.

3. Карпов М.А., Лебедев В.Б., Фельдман Г.Г., Федоров A.B., Меньших A.B., Назаров Д.В., Финюшин С.А., Давыдов В.А. Применение камеры К008 в диагностике ударных и детонационных волн. Измерительная техника, № 5, 2007, с. 46-49.

4. Державец A.C., Феодоритов М.И., Карпов М.А., Костюков В.В., Гаврилов Н.И., Горшколепов Г.М., Маслов И.Ю. Обеспечение безопасности ведения взрывных работ на карьерах. Безопасность труда в промышленности, № 3, 2004, с. 6-8.

Публикации в журналах и материалы научно-технических конференций

1. Карпов М.А., Сигов А.С., Нефедов В.И., Лучников П.А. Применение электронно-оптического преобразователя изображений в системе «ЛИДАР» для лазерного зондирования объектов в жидких и газовых средах Материалы Международной научно - технической конференции «Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения», 7 -11 декабря 2009 г., Москва. М.: Энергоатомиздат, 2009, часть 4, стр. 282287.

2. Карпов М.А., Нефедов В.И., Захаров А.К., Применение электронно-оптических камер для исследования прохождения колебаний в длинных воздушных промежутках. Сборник научных докладов. V Международная научно-практическая конференция «Молодые ученые - промышленности, науке, технологии и профессиональному образованию: проблемы и новые решения». 29 июня - 3 июля 2005 г. С. 63-74.

3. V.B. Lebedev, G.G. Fel'dman, М.А. Karpov, A.V. Fedorov,

A.V. Men'shikh, D.V. Nazarov, S.A. Finyushin and V.A. Davydov, Application of K008 camera in diagnostics of shock and detonation waves, Measurement Techniques, Volume 50, Number 5 / 2007, pp. 524-528.

4. Горин Б.Н., Карпов M.A., Лебедев В.Б., Фельдман Г.Г., Сысоев

B.C., Щербаков Ю.А., Раков В.А., Разработка и испытание электронно-оптических камер с усилением яркости для исследования молнии и длинной искры, Сборник трудов 5-й Российской конференции по атмосферному электричеству, том 1, г. Владимир, 21-26 сентября 2003г, с. 263-269.

5. V.S. Syssoev, Y.V. Shcherbakov, B.N. Gorin, V.B. Lebedev, V.A. Ra-kov, M.A. Karpov, Dynamics of the streamer zone of the positive leader in a long air gap, Proceedings of the international Conference on Lightning and Static Electricity - ICOLSE 2003, Blackpool, UK, 16-18 Sept., paper 103-58jb PMY.

6. Vitaly B. Lebedev, Grigory G. Feldman, Maksim A. Karpov, Aleksey V. Fedorov, Aleksey V. Menshikh, Dmitriy V. Nazarov, Stanislav A. Finyushin, Valeriy A. Davidov, Application of K008 Camera within Measuring Complex of Laser Diagnostics of Shock and Detonation Waves, Proceedings of the 26th International Congress on High Speed Photography and Photonics, SPIE, 2005, V. 5580, p.p. 881-886.

7. V.B. Lebedev, G.G. Feldman, B.N. Gorin, Y.V. Shcherbakov, V.S. Syssoev, V.A. Rakov, M.A. Karpov. Features of Application of Image Converter Cameras for Research on Lightning and Discharges in Long Air Gaps, Proceedings of the 26th International Congress on High Speed Photography and Photonics, SPIE, 2005, Vol. 5580, p.p. 887-897.

8. Карпов M.A., Лебедев В.Б., Фельдман Г.Г., Горин Б.Н., Раков В.А., Юман М.А., Олсен Р.К. Испытание российских электронно-оптических камер К004М и К008 при регистрации триггерных и естественных мол-

ний во Флориде. Сб. статей Оптико-электронные измерения, М., Университетская книга, 2005, с. 479 - 510.

9. М.М. Basko, A.A. Drozdovskii, A.A. Golubev, K.L. Gubskii, D.D. Iosseliani, A.V. Kantsyrev, M.A. Karpov, A.P. Kuznetsov, Yu. B. Novozhilov, O.V. Pronin, S.M. Savin, P.V. Sasorov, D.A. Sobur, B. Yu. Sharkov, and V.V. Yanenko, Plasma Lens for the Heavy Ion Accelerator at ITEP, Physics of Particles and Nuclei Letters, 2008, Volume 5, Issue 7, pp.582-585.

10. Лебедев В.Б., Фельдман Г.Г., Карпов M.A., Горин Б.Н., Щербаков Ю.В., Сысоев B.C., Раков В.А.. Особенности применения электронно-оптических камер для исследования молнии и длинной искры. Сб. статей Оптико-электронные измерения. М., Университетская книга, 2005, с.559-569.

11. Карпов М.А., Лебедев В.Б., Фельдман Г.Г., Давыдов В.А., Федоров A.B., Назаров Д.В., Меньших A.B., Финюшин С.А. Использование электронно-оптических камер в диагностике взрывных процессов, Сб. статей. Оптико-электронные измерения. -М., Университетская книга, 2005, с. 570 - 576.

12.Герасимов A.B., Барский Д.Р., Белявский Д.С., Нефедов В.И., Карпов М.А. Анализ комбинационного спектра на выходе нелинейных динамических систем. Материалы Международной научно-технической конференции «Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения», 7-11 декабря 2009 г., г. Москва. М.: Энергоатомиздат, 2009, часть 4, стр. 128-132.

13.Карпов М.А., Берлизов А.Б., Лебедев В.Б., Фельдман Г.Г., Палем A.A. Высокоточные измерения формы и длительности сверхкоротких лазерных импульсов электронно-оптической камерой, Сборник трудов XVIII всероссийской научно-технической конференции «Фотометрия и ее метрологическое обеспечение», 20-25 апреля 2009. Москва, ВНИИОФИ, с. 53-56.

14. Берлизов А.Б., Карпов М.А., Лебедев В.Б., Палем A.A., Фельдман Г.Г. Генератор временных интервалов на основе интерферометра Фабри-Перо, Сборник трудов XVIII всероссийской научно-технической конференции «Фотометрия и ее метрологическое обеспечение», 20-25 апреля 2009. Москва, ВНИИОФИ, с. 56-59.

15.Карпов М.А., Нефедов В.И. Анализ амплитудных и фазовых ошибок в схемах линеаризации телевизионных приемников. 10-я Международная научно-техническая конференция и выставка "Цифровая обработка сигналов и ее применение". 16-18 марта 2008 г., Москва, Россия. Т.2, с. 162-163.

16. Karpov М.А., Nefedov V.l. Samokhina E.V. Increase of the linearity of communication system microwaves-amplifiers. DSPA-08. Moscow, Russia. P. 598.

17.Голубев A.A., Дроздовский A.A., Кочарян А.Э., Карпов М.А., Кузнецов А.П., Новожилов Ю.Б., Собур Д.А., Шарков Б.Ю., Швачкин В.Б. Плазменная линза для ускорителя тяжелых ионов ИТЭФ, XXXIII Международная конференция по физике плазмы и УТС, 13 - 17 февраля 2006 г.

18.Карпов М.А., Лебедев Ю.А., Мавлюдов Т.Б., Шахатов В.А. Эп-штейн И.Л. Об установлении стационарного режима неравновесного электродного СВЧ разряда в азоте и водороде при пониженных давлениях. Сборник научных докладов XXXVI Международной конференции по физике плазмы и УТС, стр. 66-70.

Подписано в печать: 13.03.10

Объем: 1,5 уел.гтеч.л. Тираж: 100 экз. Заказ № 257 Отпечатано в типографии «Реглет» 119526, г.Москва, пр-т Вернадского, 39 (495) 363-78-90; www.reglet.ru

Наименование раздела Стр.

Введение.

Глава 1. Обзор и анализ современного состояния электроннооптического измерительного телевизионного приборостроения.

Глава 2. Методы математического моделирования и аппроксимации характеристик телевизионных электронно-оптических измерительных систем.

2.1. Методы исследований характеристик и расчета параметров ЭОП.

2.2. Математическая модель электростатической системы отклонения электронного пучка.

2.3. Аналитическая оценка предела временного разрешения электронно-оптической системы.

2.4. Методы компенсации аберраций в электронно-оптических камерах.

2.5. Влияние шумов на динамическую погрешность электроннооптической системы.

Глава 3. Разработка измерительного пикосекундного электронно-оптического преобразователя.

3.1. численный расчет характеристик малогабаритного пикосекунд-ного ЭОП.

3.2. Разработка конструкции малогабаритного пикосекундного пре-обр аз о вате л я.

3.3. Исследование характеристик изготовленных макетов преобразователей.

Глава 4. увеличение точности измерений пространственно-временных характеристик импульсных сигналов телевизионной электронно-оптической системой.

Бурное развитие принципиально новых технологий в 70—е годы XX века привело к созданию нового направления в приборостроении и окончательно сформировало такие разделы в методах научных исследований и метрологии, как высокоскоростная фотография и метрология быстро протекающих процессов [1]. Аппаратно они обеспечивались такими приборами, как электронно—оптические камеры, которые долгое время представляли собой уникальные разработки и изготавливались в единичных экземплярах под тот или иной научный эксперимент [2—5]. Только в начале 80—х годов несколько компаний, лидерами среди которых были Hadland Photonics, НПО «Всесоюзный научно—исследовательский институт оптико—физических измерений» в СССР, Thomson, и присоединившаяся к этому списку позже Hamamat-su, наладили серийный выпуск нескольких типов электронно—оптических камер.

Среди диагностических методов и средств, используемых в современной экспериментальной физике для изучения быстро—протекающих процессов (БПП), высокоскоростная электронно—оптическая фотография выделяется своим рекордным быстродействием (теоретический предел временного разрешения Ю-"14 с), большим объемом одновременно регистрируемой пространственной информации (до 10б.108 разрешаемых элементов), предельной чувствительностью (регистрируется каждый электрон, эмиттируе-мый входным фотокатодом), широким спектральным диапазоном регистрации (от мягкого рентгеновского до ближнего ИК излучения), возможностью быстрого (доли секунды) ввода зарегистрированных изображений БПП в компьютер для их последующего хранения, обработки, визуализации и анализа.

Электронно—оптические камеры делятся на два основных класса -хронографические, иначе времяанализирующие, применяющиеся для исследования непрерывных временных эволюций процессов, сопровождающихся электромагнитным излучением с длинами волн от инфракрасного диапазона вплоть до жесткого рентгена, и камеры для покадровой регистрации, позволяющие получать последовательность двумерных изображений отдельных фаз, или какой—либо одной очень короткой во времени фазы того или иного процесса [6].

Ядром каждой электронно—оптической камеры является импульсный электронно—оптический преобразователь (ЭОП), в котором осуществляется пространственно—временное кодирование или выделение фаз исследуемого процесса. Такие преобразователи изображения для скоростного управления электронными пучками включают в себя быстродействующие электромагнитные системы развертки и электронные затворы [7,8]. Принцип действия ЭОП заключается в линейном (по интенсивности) преобразовании в пленке фотокатода толщиной 100.300 А оптического изображения БПП в фотоэлектронный аналог, фокусировании этого фотоэлектронного изображения на выходной экран (слой люминофора, мишень видикона, ПЗС—матрица) и развертке либо всего фотоэлектронного изображения, либо его части, ограниченной, например, узкой щелью, по выходному экрану. При этом фазовая скорость перемещения изображения по экрану может в несколько раз превышать скорость света, что достигается за счет практически безынерционного отклонения электронного пучка быстроменяющимся электрическим полем.

Если в электронно—оптических камерах ранних разработок конечная регистрация изображения осуществлялась на фотопленку, то уже к середине 90—х годов все они имели системы бесфильмового съема изображений с экрана электронно—оптического преобразователя и их последующей обработки. Это позволило во много раз сократить время получения результатов исследований. На начальном этапе усилия разработчиков сосредотачивались на достижении максимального быстродействия электронно—оптических преобразователей и камер, которое к середине—концу 90—х годов вышло на уровень сотен фемтосекунд и вплотную приблизилось к своему теоретическому пределу, рассчитанному в 1955 году академиком A.M. Прохоровым. В последующем развитие этой техники шло по пути наращивания информационных возможностей, повышения функциональности и ее миниатюризации, которая осуществлялась на базе совершенствования элементной базы. Так, появление волоконно—оптических и микроканальных пластин позволило отказаться в камерах от громоздких каскадных усилителей яркости с магнитной фокусировкой, заменив их компактными микроканальными усилителями с электростатическими фокусирующими системами, и от линзовой оптики для переноса изображения внутри камер, что позволило сразу же в несколько раз уменьшить их массо—габаритные характеристики и энергопотребление [10]. Следующий шаг в этом направлении был сделан путем отказа от ламповой схемотехники и перевода управляющей и питающей преобразователь электроники на твердотельные активные элементы, а считывающих устройств с телевизионных передающих трубок на матричные твердотельные преобразователи свет—сигнал на приборах с зарядовой связью, которые, непрерывно развиваясь, не только перестали уступать по своим информационным способностям передающим трубкам типа видиконов, но и превзошли их.

В новом тысячелетии в электронно—оптические камеры для управления ими все шире стали внедряться микропроцессоры, благодаря чему возможности камер еще более расширились.

Благодаря непрерывному общему совершенствованию техники, а так же все повышающейся сложности научных экспериментов, электронно— оптические камеры из разряда уникальных приборов начинают постепенно переходить в категорию довольно привычного научного инструментария. Однако существенным тормозом для более широкого внедрения в практику научного эксперимента является по—прежнему их относительно высокая стоимость, обусловленная как объективной сложностью этих устройств, так и их малотиражностью. В отношении последнего возник замкнутый круг — с одной стороны камеры дороги потому, что производятся практически поштучно, а с другой стороны тиражируются в малых количествах потому, что далеко не всякая исследовательская организация имеет бюджет, делающий возможным приобретение электронно—оптической камеры для какого— нибудь одного эксперимента. Такая ситуация не утраивает как экспериментаторов, так и разработчиков телевизионных камер.

Выход видится в создании универсальной электронно—оптической измерительной системы, способной работать как в хронографическом, так и в кадровом режимах в наиболее часто используемых исследователями временных диапазонах. Это позволило бы использовать такую электронно— оптическую систему в широком спектре различных научных экспериментов и технологических задач, а также применять ее в качестве диагностическо— измерительной аппаратуры на производстве. При этом такая система должна быть достаточно компактной и обладать всем набором современных возможностей по обработке результатов измерений с заданной погрешностью.

Разработка методов и средств измерения параметров светоизлучающих процессов с пикосекундным временным разрешением и создание на их основе электронно—оптической измерительной системы нового поколения составила суть настоящей работы.

Актуальность проблемы

В настоящее время в промышленности и науке для визуализации процессов в оптическом диапазоне широко используют цифровые системы регистрации на основе твердотельных приемников с зарядовой связью (ПЗС). Несмотря на простоту и удобство их использования, им присущ ряд недостатков, к главным из которых можно отнести достаточно высокий уровень шумов и невысокую частоту кадровой съемки, ограниченную необходимостью накопления и переноса зарядов вдоль поверхности фоточувствительного кристалла [11,12]. Одним из способов увеличить чувствительность и динамический диапазон ПЗС фотоприемного устройства является использование связки ПЗС с электронно—оптическим преобразователем, который в пределе способен регистрировать одиночные фотоны, в хронографическом режиме обеспечить разрешающую способность до сотен фемтосекунд, а в режиме электронного затвора — экспозиции в единицы наносекунд и частоту съемки до нескольких ГГц [13].

Исследованию и разработке электронно—оптических методов регистрации быстропротекающих процессов посвящены труды A.M. Прохорова, A.M. Леонтовича, JI.A. Арцимовича, М.М. Бутслова, Б.М. Степанова, С.Д. Фанчен-ко, М.Я. Щелева, Е.К. Завойского, Д. Герберта, Е. Милота, Ф. Шабана и других отечественных и зарубежных ученых. Вместе с тем в данной области имеются вопросы, требующие более глубокой проработки и развития.

Наиболее широко во всем мире для измерения длительности нано— и субнаносекундных оптических импульсов на сегодняшний день используется автокорреляционный метод в различных его интерпретациях. Он сравнительно прост, но ему присущ целый ряд недостатков. Главный из них заключается в том, что априори предполагается, что фаза оптических колебаний в измеряемых импульсах линейно изменяется во времени, то есть отсутствует так называемый «чирп—эффект» [14]. Реально же это может быть не так, поскольку отсутствие «чирп—эффекта» мало кто контролирует из—за сложности этой процедуры, и тогда ошибка измерений может оказаться очень большой, поэтому автокорреляционный метод является косвенным, а не прямым. Единственным на сегодняшний день прямым методом измерения параметров оптических импульсов в этом временном диапазоне по—прежнему является электронно—оптический метод. Кроме того, исследованию быстропротекающих процессов, сопровождающихся излучением в области ультрафиолета (включая вакуумный), мягкого и жесткого рентгена, альтернативы электронно—оптическим методам на сегодняшний момент не существует.

Проведенный автором анализ современного состояния развития электронно—оптических измерительных систем показал, что в данном направлении имеются важные вопросы, которые требуют дополнительной проработки и развития. Так, описываемые в действующих по настоящее время ГОСТ 25677—83, 21815.(0—17)—86, 21815.18(19)—90 и других «Преобразователи импульсного излучения электронно—оптические измерительные» методы проведения измерений устарели и не учитывают современного уровня развития технологий, а рекомендованная для проведения измерений аппаратура в настоящее время уже не выпускается. В то же время с 2009 г. в России введен национальный стандарт ГОСТ Р ИСО 11554—2008 «Методы испытаний лазеров и измерений мощности, энергии и временных характеристик лазерного пучка», который отводит большое значение измерению временных характеристик и формы оптического импульса. В этой связи особенно актуальной становится задача разработки и производства методов и средств измерений (СИ) временных параметров и соответствующего метрологического обеспечения, особенно в области наносекундного и субнаносекундного диапазонов.

В соответствии с ГОСТ Р ИСО 11554—2008 форму лазерного импульса характеризуют следующими параметрами: '

• длительность импульса на полувысоте — тн;

• длительность на уровне 0,1 - т10;

• время нарастания импульсах я - временной интервал между точками, соответствующими 0,1Ррки 0,9Ррк;

Прибор для измерения формы импульса лазерного излучения, в состав которого входят первичный измерительный преобразователь (ПИП), а также электронные звенья, должен иметь временные характеристики, позволяющие без искажений воспроизводить импульс, фронт которого не менее чем в 10 раз короче длительности фронта регистрируемого импульса. В диапазоне 10-^-10 7 с существуют технические средства, позволяющие воспроизводить форму импульса и получать его характеристики, хотя соответствующее метрологическое обеспечение отсутствует даже в этом диапазоне.

Так, например, в изданном в 2008 г. Справочнике JIAC по средствам контроля и измерения параметров лазерного излучения представлены 34 прибора, включая эталоны различного уровня и дозиметры, для измерения энергетических характеристик стационарного и импульсного излучения, и только 4 установки для измерения временных параметров. Из них 3 автокоррелятора предназначены для фемтосекундного диапазона и одна установка — производства ИФ HAH Республики Беларусь — для измерения импульсов длительностью (на половине максимальной мощности) от 10 не до 1 мс. Среди зарубежных приборов можно назвать выпускаемый фирмой OPHIR фотодетектор FPS 10, предназначенный для измерения длительности и формы импульсов с временем нарастания более 6 не.

В наносекундном и субнаносекундном диапазонах отсутствуют не только эталонные, но даже унифицированные сертифицированные средства измерений временных характеристик оптических импульсов, поскольку для работы с импульсами длительностью менее Ю-10 с необходимо иметь полосу пропускания измерительного тракта порядка 30 ГГц и выше.

За последние 10—15 лет в научно—технической литературе опубликован ряд работ по применению электронно—оптических методов не только для получения феноменологической информации о регистрируемых процессах, но и для получения измерительной информации, такой, как характерные пространственные и характерные временные интервалы, относительные, а и иногда даже и абсолютные интенсивности сигналов, длительности сигналов и др. [15—19]. При этом разброс одноименных параметров для однотипных систем, построенных на однотипных времяанализирующих электронно— оптических преобразователях, являющихся первичным звеном в цепи из нескольких измерительных преобразователей различного вида, чрезвычайно велик. Так, данные по такому важнейшему параметру, как линейный динамический диапазон, разнятся в десятки - сотни раз, чего в принципе быть не должно. Причиной этому является отсутствие в России современной технологической базы для разработки и изготовления электронно—оптической измерительной техники нового поколения, устаревшие методы проектирования и изготовления даже стандартных деталей и узлов, входящих в состав ЭОП, а также отсутствие какого—либо метрологического обеспечения, эталонов и стандартов для фотометрии нано— и субнаносекундного диапазона.

Решение этой серьезной научной проблемы определяет актуальность диссертационной работы, направленной на разработку и исследование высокоточных методов и средств измерения параметров и характеристик пикосе-кундных сигналов, что позволяет существенно повысить точность измерений пространственно—временных характеристик импульсного излучения электронно—оптическими камерами в интересах всех отраслей экономики страны.

Целью работы является:

• исследование возможности усовершенствования существующих высокоскоростных гибридных видеографических измерительных систем с целью улучшения их динамических характеристик;

• создание современных средств и методов измерения пространственно—временных характеристик оптического излучения на основе разработанных ЭОП, обладающих широкими динамическим диапазоном, высокой временной и пространственной разрешающей способностью;

• разработка методов повышения точности измерений характеристик импульсного излучения электронно—оптическими системами (ЭОС);

• создание метрологической базы для измерения характеристик, поверки и аттестации электронно—оптических камер.

В соответствии с целями в работе решены следующие задачи:

• разработана новая конструкция и предложена специальная технология изготовления пикосекундного малогабаритного измерительного ЭОП;

• создана оригинальная математическая модель измерительного ЭОП с использованием современных средств компьютерного моделирования, оценены степень и величина влияния каждого из его узлов на пространственно—■ временные передаточные характеристики измерительной системы;

• исследованы виды и характер искажений сигналов, возникающих в тракте гибридной видеографической измерительной системы и уровень вклада каждого вида искажений в полную погрешность измерений;

• впервые предложены методы повышения параметров пространственно—временных характеристик электронно—оптических измерительных систем, позволившие существенно уменьшить величину искажений в сквозном передаточном тракте электронно—оптических измерительных систем;

• разработана оригинальная комплексная методика поверки и измерения пространственно—временных и спектральных характеристик электронно— оптических измерительных систем.

Методы исследования. При проведении исследований в работе использованы: методы спектрально анализа, аппарат теории поля и классической электродинамики, дифференциальные и интегральные преобразования двумерных сигналов, методы аппроксимации радиальными полиномами Церни-ке, теория вероятностей и математическая статистика, различные способы аппроксимации и интерполяции функций, теория передачи и преобразования информации, методы топологических преобразований, методы компьютерного моделирования и проектирования.

Научной новизной обладают следующие результаты.

1.Усовершенствованная математическая модель расчета и оригинальные методы конструирования универсальных малогабаритных времяанализирующих измерительных ЭОП телевизионных систем.

2.Высокоэффективный программный метод устранения пространственно—временных искажений в сквозном преобразующем тракте измерительной электронно—оптической телевизионной системы.

3.Новый сверхминиатюрный универсальный пикосекундный времяанали-зирующий ЭОП, не имеющий зарубежных аналогов по габаритам среди приборов аналогичного уровня.

4.Методы повышения параметров пространственно—временных характеристик электронно—оптических измерительных систем, позволившие существенно уменьшить величину искажений в сквозном передаточном тракте электронно—оптических измерительных систем.

5.Оригинальная комплексная методика поверки и измерения пространственно—временных и спектральных характеристик электронно—оптических измерительных систем.

Практическая ценность заключается в:

• разработке и создании полностью автоматизированной управляемой дистанционно пикосекундной измерительной камеры для исследования пространственно—временных характеристик оптического излучения с гарантированной погрешностью, отвечающей мировым стандартам;

• разработке и создании макета измерительного комплекса для хранения и передачи временных характеристик импульсного оптического излучения во временном диапазоне от 10~3 с до 10~9с;

• создании оригинальной комплексной методики поверки и измерении пространственно—временных и спектральных характеристик электронно— оптических измерительных систем

Основные научные положения, выносимые на защиту

1. Новый класс малогабаритных импульсных электронно—оптических измерительных телевизионных систем, обладающих широкими динамическим диапазоном и полосой пропускания, высокой пространственно— временной разрешающей способностью.

2. Метод коррекции геометрических и фотометрических искажений электронно—оптического тракта и линеаризации передаточной характеристики.

3. Новые методы измерения пространственно—временных характеристик оптического излучения на основе импульсных электронно—оптических телевизионных систем нового поколения.

4. Оригинальные методы повышения точности измерений пространственно— временных характеристик импульсного излучения электронно—оптическими телевизионными системами.

5. Метрологическая и аттестационная база для измерения характеристик, поверки и аттестации электронно—-оптических камер.

Основные результаты работы внедрены в ведущих научно— технических центрах и организациях: ВНИИОФИ, РФЯЦ ВНИИЭФ, ИТЭФ, ИПХФ РАН, НПФ РАН, ГНТЦ им. Хруничева, ТРИНИТИ, в учебном процессе МИРЭА.

Апробация работы. Основные результаты и положения диссертационной работы докладывались и обсуждались с 2000 по 2009 гт. на Российских и международных научно—практических конференциях и семинарах: Всероссийской научно—технической конференции «Высокоскоростная фотография и фотоника» в Москве, Российской конференции по атмосферному электричеству в г. Владимир, International Conference on Lightning and Static Electricity, International Congress on HSP and Photonics, Международном симпозиуме по ударным волнам ISSW, SPIE и ряде других.

Достоверность основных положений и выводов подтверждена экспериментально в процессе исследований с применением разработанных электронно—оптических камер, сравнении результатов измерений с эталонами частоты и яркости, совпадением результатов измерений с расчетами и данными, полученными другими авторами, а также актами о внедрении и использовании научных и практических результатов диссертации.

Публикации. Результаты диссертационных исследований опубликованы автором более, чем в 20 работах (из них 4 работы в ведущих научных журналах и изданиях, выпускаемых в Российской Федерации и рекомендуемых ВАК для публикация основных материалов диссертаций, представляемых на соискание ученой степени кандидата наук).

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, пяти приложений, списка использованных источников информации, включающего 89 наименований, содержит 175 страниц текста, 52 рисунка и 12 таблиц.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате выполнения диссертационной работы по теме «Средства и методы измерений параметров пикосекундных сигналов при наличии шумов и искажений в электронно-оптическом тракте телевизионной системы» был создан экспериментальный образец малогабаритного электронно-оптического преобразователя с пикосекундным временным разрешением, который, имея приблизительно такую же информационную способность, в четыре и более раз меньше аналогичных приборов предшествующего поколения.

В рамках работы проведены расчёты и разработана конструкция малогабаритного пикосекундного электронно-оптического преобразователя, отработан основной ряд технологических процессов, применявшихся при изготовлении экспериментальных образцов, разработан и изготовлен стенд для исследований характеристик электронно-оптических преобразователей.

Проведены измерения основных параметров четырех экспериментальных макетов ЭОП. Показано, что преобразователь обладает хорошим пространственным разрешением, малыми геометрическими искажениями и приемлемой чувствительностью отклоняющей системы. Предельное временное разрешение на уровне ~ 2пс, как и остальные характеристики, в новом электронно-оптическом преобразователе достигается при в пять раз более низком напряжении питания ~3 кВ вместо 15 кВ у преобразователей предыдущего поколения. Кроме того, в новом преобразователе имеется возможность эффективно запирать изображение с помощью фокусирующего электрода относительно небольшим управляющим напряжением.

На основе нового преобразователя разработана универсальная электронно-оптическая измерительная система (камера), способная работать как в хронографическом режиме (режиме линейной развёртки изображения), так и в режиме многокадровой регистрации. Изготовлены и испытаны два экспериментальных образца системы и три образца миниатюрного пикосекундно-го электронно-оптического преобразователя.

Универсальная электронно-оптическая камера отличается широкими функциональными возможностями, обладая при этом малыми массо-габаритными параметрами и энергопотреблением, что позволяет использовать её при решении широкого круга задач в самом разнообразном спектре I научных и технологических экспериментов. Высокая надёжность и устойчивость к внешним воздействиям позволяют также работать с ней не только в лабораторных, но и в производственных, а при соблюдении определённых требований, и в полевых условиях. Последнее делает возможным её применение для диагностики некоторых природных явлений, а также для проведения испытаний определённого круга изделий на производстве или в процессе их эксплуатации. В самой камере применяются исключительно отечественные комплектующие изделия и материалы.

В хронографическом режиме разработанная универсальная камера позволяет измерять в ближней инфракрасной, видимой и ближней ультрафиолетовой области временные характеристики процессов в микро-, нано- и суб-наносекундном диапазонах с временным разрешением вплоть до нескольких пикосекунд. При многокадровой регистрации она обеспечивает экспозицию в широком интервале от 8 не до 600 мс. Камера снабжена современной системой считывания, обработки и визуализации регистрируемых изображений, а также программным обеспечением, предоставляющими в совокупности необходимые сервисы для быстрого получения информации об исследуемом процессе.

В процессе выполнения работы были решены все технологические вопросы по изготовлению электронно-оптического преобразователя и камеры в целом, выпущена конструкторская документация на ЭОП камеру. Конструкторская документация была также выпущена на технологическую оснастку и приспособления, которые были изготовлены и опробованы. Созданы измерительные стенды для исследования характеристик ЭОП. Помимо конструкторской была выпущена эксплуатационная документация в виде объединённого документа, включающего паспорт, техническое описание и инструкцию по эксплуатации универсальной камеры, а также разработаны программа и методика механических и климатических испытаний.

Таким образом, по сути была осуществлена подготовка мелкосерийного производства универсальной электронно-оптической камеры.

Камера может использоваться и как самостоятельный инструмент, и как одна из составных частей сложной измерительной аппаратуры. Всё это создаёт необходимые предпосылки для разработки и производства на основе такого прибора нового поколения сравнительно недорогих миниатюрных электронно-оптических камер, доступных для отечественных исследовательских организаций и научных центров.

Испытания показали, что по всем техническим характеристикам изготовленные экспериментальные образцы универсальной камеры полностью удовлетворяют требованиям мирового уровня и может иметь спрос как на отечественном, так и на международном рынке.

1. Бутслов М.М., Степанов Б.М. Фанченко С.Д. ЭОП и их применение в научных исследованиях (М., Наука, 1978).

2. Ефимов BiM., Искольдский A.M., Нестерихин Ю.Е. Электронно— оптическая* фотосъемка в физическом эксперименте (Новосибирск, Наука, 1978).

3. Аттвуд Д.Т. и, др., Пикосекундные рентгеновские измерениям диапазоне энергии квантов от ЮОэВ до ЗОкэВ, Труды 14—го Международного* конгресса по высокоскоростной фотографии и фотонике, М., 1980, стр. 96— 103

4. Аверин В.И., Горбенко Б.З. и др., Новая пикоеекундная фотохронографическая камера, Труды 14—го Международного конгресса по высокоскоростной фотографии и фотонике, М., 1980, стр. 135.

5. Lebedev V.B., Feldman G.G., Super small single streak and single frame image converter camera, Proc. of the 23th Intern. Congress on High Speed Photography and Photonics, Moscow, 20—25 September, 1998, SPIE, V.3516, p.p. 85—91.

6. Пресс Ф.П. Фоточувствительные приборы с зарядовой связью. М.: Радио и связь, 1991.

7. Пергамент М.И. Информационные аспекты оптических изображений. — М.: ГНЦ РФ ТРИНИТИ. 1985.

8. Щелев М.Я. Фемтосекундная фотоэлектроника — УФН, т. 170 № 9 (2000г.), стр. 1002—1017.

9. Андреев А.В., Балакин А.В., Буше Д., Масселин П., Ожередов И.А., Шку-рино А.П. Компрессия фемтосекундных световых импульсов в тонком одномерном фотонном кристалле. Письма в ЖЭТФ, том 71, вып.9, стр.539 -543.

10. Schelev M.Ya. et al. Proc.SPIE, 2869, 157 (1996); Optical Engng, 37, 2249 (1998)

11. Крюков П.Г. Квантовая электроника, 31, 95 (2001).

12. Degtyareva V.P., Monastyrskii M.A., Schelev M.Ya. Proc.SPIE, 2869, 124 (1996).

13. Vorobiev N.S., Cheburkin A.N., Smirnov A.V. et al. Proc.SPIE, 2869, 735 (1996).

14. Degtyareva V.P. et al. Proc.SPIE, 1801 (1992)

15. Фанченко С. Д., Тенденции развития электронно—оптической фотографии, труды 14 Международного конгресса по высокоскоростной фотографии и фотонике, М. ВНИИОФИ, 1980, стр. 26—41.

16. Пикосекундная электронно—оптическая диагностика в лазерных исследованиях, Сборник трудов ФИАН, том 155, М., Изд. «Наука», 1985.

17. Эпштейн М.И. Измерения оптического излучения в электронике. "Энергия", 1975г.

18. Artyomov Е., Rivenson Y., Levi G., Yadid—Pecht O. Morton (Z) Scan Based Real—Time Variable Resolution CMOS Image Sensor // IEEE TRANSACTIONS ON CIRCUITS AND SYSTEMS FOR VIDEO TECHNOLOGY. V. 15. №7. P. 947-952.

19. Манцветов A.A., Цыцулин A.K., Коноплев C.H., Курзенева Е.В. и др. Выбор типа фотоприемника в телевизионной системе измерения пространственно—временных координат объектов // Изв. СПб ТЭТУ «ЛЭТИ». 2002. Вып. 3. С. 24-27.

20. Забелина Л. Г., Левина Е. Е., Петров А. С., Русанова Т. А. Гибридные приборы на основе электровозбуждаемых ФППЗС с различными типами фотокатодов, "Прикладная физика" N 3, 1999 г.

21. Курбатов Л.Н. Оптоэлектроника видимого и инфракрасного диапазонов спектра. -М.: МФТИ. 1999.

22. Апанасович В. В., Новиков Е. Г. . Моделирование образования выходного сигнала микроканальной пластины, Матем. моделирование, 1994, 6:8, с. 76-84

23. Галынкер Э.И., Дынин Е.А., Шарипджанов И.И. «Расчет частотно— контрастных характеристик электронно—оптических фокусирующих систем», 12 ВНТК Высокоскоростная фотография, фотоника и метрология быстропротекающих процессов, Тезисы докладов, 40, М., (1985).

24. Варданян А.О., Галынкер Э.И., Мясников А.Ф, Симонов В.П., Шарипджанов И.И. «Алгоритм расчета электростатических ЭОС и его экспериментальная проверка на ЭОС с Гэо=0.4», 4 ВНТК Фотометрия и ее метрологическое обеспечение, Тезисы докладов, 84, М., (1982).

25. Razeghi M., The MOCVD challenge. Vol.2: a survey of GalnAsP — GaAs for photonic and electronic device applications (Inst. Phys. Publ. Bristol, 1995).

26. Lee S. H. and Stringfellow G. В., J. Appl. Phys. 83, 3620 (1998).

27. Ефимов B.M., Испольдский A.M., Нестерихин Ю.Е. Электронно— оптическая фотосъемка в физическом эксперименте. — Н.: Наука, Сибирское отд—ние, 1978 .

28. Лебедев В.Б., Некоторые вопросы разработки электронно—оптических камер с пико—фемтосекундным временным разрешением, Методы и средства измерений параметров быстропротекающих процессов, Сборник научных трудов, М.: Изд. ВНИИФТРИ, 1989, стр. 36—61.

29. Электронно—оптические преобразователи, усилители лучистых потоков и диссеторы для научных исследований. Справочник. — М., Атомиздат, 1977.

30. Достижения в технике передачи и воспроизведения изображений / Под ред. Б. Кейзана, т.1. — М.: Мир. 1988 .

31. Орлов В.А., Петров В.И. Приборы наблюдения ночью и при ограниченной видимости. — М.: Воениздат, 1989 .

32. Проспект фирмы Hamamatsu TV Co., Ltd., Hamamatsu Temporal disperser C979, Japan, 1978.

33. Shcherbakov Y.V., Lebedev V.B., Rakov V.A., Feldman G.G., Sucharevskij D.I., Gorin B.N., Syssoev V.S., Karpov M.A., Senik A.V., High—speed optical studies of long spark (Istra Russia) and triggering Lightning (Camp В landing,

34. Florida): Initial results. Proc. of the 25th Intern. Congress on High—Speed Photography and Photonics, (France, 2002), SPIE, 2003, Vol. 4948, pp. 837 845.

35. Демин C.K., Сафронов С.И., Тарасов Р.П.//ЖТФ. 1998. T.68. Вып.2. С.97— 103.

36. Демин С.К., Сафронов СИ., Тарасов Р.П.//ЖТФ. 1998.Т. 68. Вып. 7. С. 126— 129.

37. Сафронов С.И., Тарасов Р.П. // ЖТФ. 1999. Т. 69. Вып. 6.С. 1—10.

38. Сафронов С.И., Тарасов Р.П. //ЖТФ. 2002. Т. 72. Вып. 9.С. 1—12.

39. Демин С.К., Тарасов Р.П. //ЖВМиМФ. 1989. Т. 29. № 9.С. 1308—1317. 56.3ахаров Е.В., Сафронов СИ, Тарасов Р.П. //ДАН СССР.1990. Т. 314. № 3. С.589—593.

40. Тарасов Р.П. //ЖВМиМФ. 1992. Т. 31. № 9. С. 1515—1517.

41. Тарасов Р.П. //ЖВМиМФ. 1993. Т. 33. № 12. С. 1815—1825.

42. Тарасов Р.П. // РиЭ. 1999. Т. 44. № 8. С. 920—932.бО.Захаров Е.В., Сафронов СИ, Тарасов Р.П. // ЖВМиМФ. 1992. Т. 31. № 1. С. 40—58.

43. Захаров Е.В., Сафронов СИ, Тарасов Р.П. //ЖВМиМФ. 1995. Т. 35. № 10. С. 1582—1591.

44. ТарасовР.П. //ЖВМиМФ. 1999. Т. 39. № 6. С. 943—969.

45. ДеминС.К.,ТарасовР.П.//Матем.модель. 1993. Т.5.№7. С. 113—123. 64.3ахаров Е.В., Сафронов СИ, Тарасов Р.П. // ЖВМиМФ. 1993. Т. 33. № 7. С.1030—1042.

46. Захаров Е.В, Сафронов СИ, Тарасов Р.П. // ЖВМиМФ. 1998. Т. 38. № 5. С. 734—739.

47. Бадьин Л.В. // Препринт Института прикладной математики АН СССР. № 131. М., 1982. 25 с.

48. ТарасовР.П. //ЖВМиМФ. 1996. Т. 36. № 11. С. 44—72.

49. B.L. Henke, J.R. Knauer, K. Premaratne "The characterization of x—ray photocathodes in the 0.1-10 keV photon energy region", J. Appl. Phys., 52(3), 1509—1520,(1981).

50. Родионов С. А. Автоматизация проектирования оптических систем JI. Машиностроение, 1982

51. Каханер Д., Моулер К., Нэш С. Численные методы и математическое обеспечение-М.: Мир, 1998

52. Форсайт Дж., Малькольм М., Моулер К. Машинные методы математических вычислений —М.: Мир, 1980

53. Н. Niu SPIE, v. 348, High Speed Photography, San Diego, 1982, p.231.

54. K. Kinoshita, N. Hirai, Y. Tsushiga SPIE, v. 348, High Speed Photography, San Diego, 1982,p.222.

55. Корженевич И.М., Колесов Г.В., Лебедев В.Б., Петрокович О.А., Фельдман Г.Г. «Временная дисторсия ЭОП со сферическими элементами», 14 ВНТК Высокоскоростная фотография, фотоника и метрология быстропро-текающих процессов, Тезисы докладов, 35, М., (1989).

56. Illingworth J., Kittler J. A survey of the Hough transform. Computer. Vision, Graphics, and Image Processing 44. 1988.

57. Risse T. Hough Transform for line Recognition: Complexity of Evidence Accumulation and Cluster Detection. Computer Vision, Graphics, and Image Processing 46, 1989.

58. Борн M., Вольф Э. Основы оптики. M.: Наука, 1970.

59. Zernike F. Beugungstheorie des Schneidenverfahrens und Seiner Verbesserten Form, der Phasenkontrast- methode. Physica, 1, 689 (1934).

60. Худсон Д. Статистика для физиков. М.: Мир, 1970.

61. Слюсарев Г. Г. Методы расчета оптических систем. Д.: Машиностроение, 1969.

62. Ежова К.В. Математическое моделирование фотограмметрической дис-торсии // Научно—технический вестник Санкт—Петербургского государственного университета информационных технологий, механики и оптики. 2006. - Вып. 26. - С.235—239.

63. Forsyth D.A., Ponce J. Computer Vision: A Modern Approach. Prentice Hall, Upper Saddle River, N.J., 2002.

64. CVonline: On—Line Compendium of Computer Vision. Editor: Robert B. Fisher, Division of Informatics, University of Edinburgh. http://www.dai.ed.ac.uk/CVonline/

65. Jones A. C., Batchelor B. G. PIP — An integrated environment for developing Prolog—based image processing applications. Practical Application Co. Ltd., Blackpool, U. K., 1996.

66. Banzhaf W., Nordin P., Keller R.E., Francone F.D. Genetic Programming — an Introduction: On the Automatic Evolution of Computer Programs and Its Applications. Dpunkt.verlag and Morgan Kaufmann Publishers, Inc. USA. 1998.

67. Teller A., Veloso M. PADO: A new learning architecture for object recognition, Symbolic visual learning. Oxford University Press, 1995.

68. Tomas S.W., Dynamic Range Measurement Definition, Proceedings of the 13th International Congress on High-Speed Photography and Photonics,20-25 August 1978, Tokyo, Japan, Special Session on Streak Camera, p.p. 838-839.