ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ СТОЛБЦА ТЕПЛОВОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ СИГНАЛ Российский патент 2000 года по МПК H04N5/33 

Изобретение относится к области оптико-электроники и может быть использовано для построения преобразователей столбца теплового изображения в электрический сигнал с малым уровнем шума для наблюдения и идентификации объектов в инфракрасном (ИК) диапазоне спектра.

Известны преобразователи столбца теплового изображения в электрический сигнал многоэлементного типа [1] стр. 17-19, [2] стр. 598, [3], содержащие линейное n - канальное фотоприемное устройство с соответствующими n - канальными схемами приема. Двумерное изображение размером L х H с разрешаемым числом элементов изображения A_ij, может быть принято с использованием m таких линейных приемников (матричные приемники), либо с помощью оптико-механического сканера может подаваться на вход преобразователя столбец за столбцом.

Недостатками многоэлементных преобразователей являются технологические проблемы построения многоэлементных схем приема и считывания и сложность борьбы с шумами приемника. В многоэлементных схемах приема и считывания возникают проблемы со связями между элементами, расположением схем считывания в зоне изображения, выравниванием чувствительности элементов фотоприемника см. [3] и неоднородности по шумовым характеристикам особенно при большом числе элементов n. Кроме того, шумы многоэлементных фотоприемников не коррелированы, поэтому такие преобразователи работоспособны лишь при отношении сигнал/шум значительно больше единицы.

Наиболее близким к заявляемому является преобразователь столбца теплового изображения в электрический сигнал [2] стр. 116, см. фиг. 1, содержащий фотоприемник высотой L, n частотных селекторов и растр высотой L, имеющий n модуляционных строк, i-ая строка состоит из чередующихся прозрачных отверстий и непрозрачных промежутков общим числом k_i, входной столбец теплового изображения высотой L через растр подается на фотоприемник, выход которого является первым входом частотных селекторов. Растр, например, вида [2] стр. 161, высотой L перемещается поперек столбца высотой L. Каждая строка растра осуществляет дискретизацию столбца теплового изображения на n элементов A_i путем модуляции элементов столбца периодическими сигналами, например, В результате модуляции различие в пространственном положении элементов изображения А_i заменяется различием в частотах модулированных сигналов. Модулированные тепловые сигналы A_icos(ω_it) принимаются протяженным фотоприемником высотой L, который преобразует их в пропорциональные им электрические сигналы U_icos(ω_it) и суммирует, формируя выходной электрический сигнал Полученный суммарный сигнал S подается на n частотных селекторов, задача которых состоит в выделении амплитуд U_i. Достоинство такого преобразователя с частотным уплотнением состоит в дешевизне одноэлементного фотоприемника с одной линией связи и одним входом схемы считывания, а также в возможности вынесения последней за пределы охлаждаемой зоны.

Недостатками такого преобразователя являются высокий уровень шума Ψ(t) фотоприемника, среднеквадратичное значение σ которого возрастает по сравнению с аналогом пропорционально корню квадратному из отношения длин фотоприемников, а также сложность разделения составляющих U_i суммарного сигнала S, особенно при большом числе точек наблюдения n.

В настоящее время для снижения уровня шумов фотоприемника применяются в основном следующие методы: кристаллографическое совершенствование материала фотоприемника, увеличение времени приема (накопления), снижение рабочей температуры. Эти трудоемкие и затратные методы не обеспечивают радикальное подавление шума, например, радиационной составляющей. Более перспективным представляется использование методов компенсации шума, однако авторам неизвестны методы, позволяющие оценивать уровень шума в реальном масштабе времени и компенсировать его в смеси с полезным сигналом на выходе фотоприемника.

Проблемы шума рассмотрим на примере одного из самых распространенных типов фотоприемников - фоторезистора. При электрическом смещении, приложенном к полупроводнику, всегда существует некоторый минимальный шум, называемый шумом Джонсона или тепловым шумом. Однако обычно превалирует так называемый генерационно-рекомбинационный шум, к которому причисляют и шум фундаментальной природы, обусловленный флуктуациями фонового излучения. Общим для шумов указанного происхождения является равномерная спектральная плотность мощности флуктуаций в очень широкой полосе частот и пропорциональность дисперсии шума площади фотоприемника. Наиболее "узкополосным" является генерационно-рекомбинационный шум, определяемый флуктуациями средней концентрации носителей тока. Спектральная плотность мощности этих флуктуаций прямо пропорциональна времени жизни τ носителей на низких частотах и обратно пропорциональна τ - на высоких частотах. У наиболее перспективного для преобразования инфракрасного излучения полупроводника - CdHgTe значение τ по порядку величины составляет 1 мкс, в то время как период модуляции составляет не менее 100 мкс.

Поскольку время корреляции такого случайного процесса также равно τ, то, например, периодическое инвертирование знака выборки через 50 мкс практически не приводит к изменению оценки дисперсии шума [4] стр. 27, ввиду равновероятного распределения знака мгновенных значений флуктуаций. Такое инвертирование, как будет показано ниже, обеспечивает невосприимчивость к регулярному сигналу, возникающему при модуляции лучевого потока, что и положено в основу работы предлагаемой схемы компенсации шума.

В [2] стр. 115-160 рассмотрены разнообразные виды модуляции, применяющиеся в оптико-электронных системах, в том числе описаны растры с дискретной модуляцией в виде дисков, барабанов и лент с отверстиями. Показано влияние погрешностей изготовления на точность приема. Рассмотрены известные решения по частотной селекции (частотное детектирование или полосовая (фильтрация). Частотная характеристика однозвенного полосового пассивного фильтра имеет колоколообразный характер с реальной добротностью и конечным внеполосным пропусканием, т.е. такой фильтр пропускает не только сигнал с частотой ω_i, а также близлежащие и даже удаленные по частотам, но более интенсивные сигналы. Качество фильтра определяется аппаратными затратами (многозвенностью, использованием активных элементов) и стоимостью. Реализация большого числа (10² - 10³) высококачественных фильтров на ограниченном пространстве является серьезной технической проблемой. Более того, даже при использовании высококачественных фильтров незначительная перекрестная связь, вносимая по каждой из фильтруемых частот, приводит при большом их числе к существенным суммарным погрешностям, особенно при большом динамическом диапазоне интенсивностей элементов изображения.

Целью изобретения является точное преобразование интенсивностей элементов столбца теплового изображения в совокупность пропорциональных электрических сигналов с компенсацией шумов простыми средствами.

В основу построения заявляемого преобразователя положены следующие идеи.

Для периодических функций типа cos(kΩt),
где k - целое;
Ω - базовая частота;
t - время;
справедливо [5] стр. 848-849, п.п. 105, 115 соотношение

где k_i, k_j - целые;
T = Ωπ - полупериод базовой частоты. Заметим, что начальные фазы у косинусов должны либо совпадать, либо отличаться на π.
Соотношение (1) справедливо и на интервалах кратных T (2T, 3T и т.д.). Это соотношение дает возможность из любой суммы

где U_i - постоянные коэффициенты, выделить интересующий коэффициент U_i, выполнив операцию

Таким образом, если интенсивность элемента теплового изображения A_i модулировать сигналом cos(k_iΩt) (с частотой, кратной базовой частоте), то частотный селектор, состоящий из умножителя G(k_iΩt) = cos(k_iΩt) и интегратора с интервалом интегрирования [O,Т] выделит на выходе фотоприемника искомые амплитуды U_i. При этом фильтр оказывается идеальным, т.к. согласно (1) полностью устраняет перекрестные вклады на всех других частотах модуляции. Если k >> l, k_i-k_i+1,=l, то частоты модуляции близки друг другу, поэтому в узком частотном диапазоне удается разместить большое их число, с сохранением простоты частотного разделения.

Рассмотрим функции
G(k_iΩt) = sign[cos(k_iΩt)]. (4)
Эти функции принимают всего два значения +1 и -1, а их период совпадает с периодом соответствующей функции cos(k_iΩt). Легко показать, что разложение в ряд Фурье функции G(k_iΩt) (4) содержит слагаемые вида B_licos(lk_iΩt), где l=1,2...; B_li - коэффициенты ряда. Эти слагаемые имеют частоты, кратные k_iΩ, а следовательно, кратны базовой частоте Ω. Таким образом, для них справедливо соотношение (1), а в выражении (3) вместо функции G(k_iΩt) = cos(k_iΩt) можно использовать функции G(k_iΩt) = sign[cos(k_iΩt)]:

Это оказывается удобным при реализации операции умножения, т.к. для умножения на sign[cos(k_iΩt)] достаточно периодически изменять знак S.

В реальном выходном суммарном сигнале фотоприемника присутствует аддитивная помеха (шум) Ψ(t) широкого частотного спектра, так что где S определяется выражением (2). Частотный селектор, реализующий выражение (5), позволяет получить только зашумленные сигналы
где U_i - выходной электрический сигнал частотного селектора, пропорциональный интенсивности теплового излучения A_i,
Ξ - среднеквадратическое значение шума на выходе i-го частотного селектора.

Полезный сигнал с частотой модуляции (k_n+1Ω) на входе и выходе фотоприемника отсутствует. Если к сигналу применить процедуру (5), используя G(k_n+1Ωt), то полезные сигналы U_i с частотами несущей k₁Ω, в силу (1) будут обнулены, в результате будет получен только вклад помехи Ξ. Ошибку, вносимую помехой, можно скомпенсировать вычитанием Ξ из выходных сигналов частотных селекторов.

Рассмотрим более подробно процесс прохождения шума через частотный селектор. Шум фотоприемника Ψ(t) - случайный процесс, имеющий энергетический спектр (спектральную плотность мощности флуктуаций) [6] , стр. 45 вида где τ - время жизни свободных носителей; σ² - дисперсия случайного процесса генерационно- рекомбинационного происхождения. При использовании выражения (5) процедура умножения сводится к инвертированию знака сигнала через каждую половину i-го периода модуляции δ_i= π/ω_i. Энергетический спектр такого "разностного" процесса при однократном инвертировании имеет вид [7], стр. 331:
W_δ(ω) = 2[1-cos(ωδ_i)]W(ω).
Дальнейшее преобразование спектра осуществляется интегратором. Квадрат модуля частотной характеристики RC - интегратора имеет вид [7], стр. 345:
K(ω) = 1/[1+(ωT)²].
С учетом этого дисперсия "разностного" случайного процесса при однократном инвертировании и интегрировании за время Т, равное постоянной времени RC - цепочки, имеет решение [7], стр. 347 вида:

Общее число циклов инвертирования i-й строки составляет T/δ_i, а конечная дисперсия Ξ2δ

= Tσ2iδ/δ_i. Отсюда видно, что дисперсия случайного процесса на выходе частотного селектора не зависит от номера строки и с высокой точностью составляет 2σ²τ/T, причем среднеквадратичное значение выходной флуктуации Ξ является интегральной оценкой входной помехи Ψ(t), характеризуемой ее дисперсией σ².
Существенными отличиями заявляемого устройства преобразования столбца теплового изображения в электрический сигнал являются:
1. Заявляемые конструкция и параметры растра обеспечивают получение таких частот модуляции, при которых достигается точность, простота и техническая реализуемость частотной селекции из суммарного сигнала электрических сигналов U_i, пропорциональных интенсивностям излучения элементов строки изображения А_i. При таких частотах модуляции полностью подавляются перекрестные вклады от всех остальных элементов A_i, j ≠ i.

В известных авторам аналогах единственным требованием к параметрам растра является различие частот модуляции. При этом не предлагается конструктивных путей согласования вида и параметров модулирующих сигналов и методов селекции, пригодных для практических задач. Задача разделения частотно-уплотненных сигналов рассматривается в них только с точки зрения построения фильтра, но не как поиск рационального соответствия между модуляцией и фильтрацией.

2. Заявляемые конструкция и параметры растра обеспечивают получение таких частот модуляции, при которых достигается точность, простота и техническая реализуемость выделения шумовой составляющей из суммарного сигнала в реальном масштабе времени для последующей компенсации шума в выходном сигнале. При таких частотах модуляции полностью подавляются перекрестные вклады от всех элементов А_i,
В известных авторам аналогах вопрос выделения шума не решается.

3. Параметры растра k_i >> l, k_i-k_i+1=l позволяют разместить в узком частотном диапазоне большое число модуляционных частот, т.е. обеспечить высокое пространственное разрешение с сохранением простоты и удобства частотной селекции.

В известных авторам аналогах не рассматривается вопрос о конкретных параметрах растров, обеспечивающих простоту и удобство реализации преобразователей с высоким пространственным разрешением.

4. Наличие связи между растром и источниками опорных сигналов через источник синхронизирующих сигналов согласовывает модуляцию и выработку опорных сигналов как по фазе, так и частоте, что обеспечивает компенсацию погрешностей изготовления растра и нестабильности его движения. Например, неравномерная скорость перемещения растра приводит к девиации частот модуляции, что автоматически компенсируется соответствующим изменением частот опорных сигналов.

В известных авторам аналогах вопрос о многоканальной синхронизации модуляции и частотной селекции не рассматривается, и задача их соответствия решается стабилизацией параметров модулятора и частотных селекторов.

5. Наличие связи между растром и таймером через источник синхросигналов обеспечивает синхронизацию интервала интегрирования с числом периодов модулирующих и опорных сигналов. При этом удается учесть и автоматически скомпенсировать погрешности изготовления растра, нестабильность его перемещения и т.п.

В известных авторам аналогах вопрос синхронизации интервала интегрирования с числом периодов модулирующих и опорных сигналов не рассматривается.

6. Наличие и параметры источников i-x опорных сигналов согласованных с частотами модуляции и интервалом интегрирования, позволяют простыми средствами из суммарного сигнала выделить сигнал U_i.

7. Наличие и параметры (n+1)-го источника опорных сигналов и анализатора шума, согласованных с частотами модуляции и интервалом интегрирования, позволяют простыми средствами в реальном масштабе времени выделить шумовую составляющую из выходного сигнала для последующей компенсации.

В известных авторам аналогах выделение шума в реальном масштабе времени не осуществляется.

7. Наличие компенсатора шума позволяет повысить точность получения электрических сигналов, пропорциональных тепловым сигналам.

В известных авторам аналогах такая компенсация не производится.

Перечень графических материалов.

На фиг. 1 представлен прототип устройства преобразования теплового изображения в электрический сигнал.

На фиг. 2 приведена структурная схема заявляемого устройства преобразования теплового изображения в электрический сигнал.

На фиг. 3 поясняется вариант конструкции растра заявляемого устройства преобразования теплового изображения в электрический сигнал.

На фиг. 4 приведена схема частотного селектора.

На фиг. 5 приведена схема компенсатора шума.

Структурная схема устройства преобразования столбца теплового изображения в электрический сигнал приведена на фиг. 2, где:
1. Входной столбец теплового изображения.

2. Растр.

3. Фотоприемник.

4. Частотные селекторы,
5. Таймер окна приема.

6. Источники опорных сигналов
7. Анализатор шума.

8. Компенсатор шума.

9. Источник синхросигналов.

10. Выход преобразователя.

Рассмотрим назначение блоков и возможные способы их практической реализации.

Входной столбец 1 представляет собой сформированный оптической системой одномерный кадр (столбец) теплового изображения длиной L, которую условно можно разделить на элементы с интенсивностью A_i, с шагом L/n. За время приема столбца, равного времени интегрирования, интенсивности A_i не изменяются.

Растр 2, предназначен для дискретизации столбца по строкам путем модуляции элементов изображения A_i периодическими сигналами.

Возможный вариант реализации растра приведен на фиг. 3. Растр 2 может быть выполнен фотолитографическим способом в виде непрозрачной ленты следующим образом. Лента имеет повторяющиеся окна приема высотой L и перемещается поперек столбца теплового изображения 1 и фотоприемника 3, изображенных на фиг. 3. Прием может осуществляться в одном или нескольких последовательных окнах. На ленте в каждом окне приема имеется n строк с прозрачными отверстиями и непрозрачными промежутками. Размер отверстий, для простоты, будем считать совпадающим с величиной непрозрачного промежутка, а также, что каждая строка растра модулирует элемент столбца теплового сигнала А_i функцией cos(k_iΩt). Если форма отверстий не идеальна см. [3], то функция модуляции помимо cos(k_iΩt) содержит гармонические составляющие с частотами,
кратными k_iΩ, которые устраняются при реализации свертки (5) и, таким образом, не влияют на работу преобразователя. Пусть в первой строке разместилось k₁ окон и промежутков между ними, причем k₁ >> l, например, k₁=5000. Если время прохождения окна приема ортогонально столбцу теплового изображения и фотоприемнику равно Т, то период функции модуляции элемента столбца теплового сигнала А₁ равен Ti=2T/k₁, частота модуляции ω_l= k_iπ/T - k_lΩ, а функция модуляции имеет вид cos(ω_lt) = cos(k_lΩt). Во второй строке величина отверстий и промежутков должна быть чуть больше, чтобы там поместилось на одно окно или промежуток меньше, т.е. k₂=k₁-l. Тогда второй элемент теплового изображения будет промодулирован сигналом cos(ω₂t) = cos(k₂Ωt) = cos[(k_l-l)Ω]. Таким образом, все частоты модуляции кратны частоте Ω = π/T. Для таких функций справедливо соотношение (1). В качестве примера, при k₁=5000, n = 100, приведем значения частот модуляции: 5000Ω,4999Ω,4998Ω,...,4901Ω.
Фотоприемник 3 длиной L предназначен для приема модулированных тепловых сигналов A_icos(ω_it), преобразования в электрические сигналы U_icos(ω_it) суммирования их с получением сигнала Фотоприемник может быть выполнен из известного материала Cd_xHg_1-xTe. Он устанавливается напротив входного столбца теплового изображения за растром. Будем считать, что фотоприемник расположен достаточно близко к растру, так что дополнительной оптической системы, фокусирующей излучение после растра, не требуется.

Частотные селекторы 4, предназначены для выделения электрических сигналов из суммарного сигнала поступившего от фотоприемника 3. Частотные селекторы фиг.4 содержат инвертор 11, интегратор 12 и коммутатор 13.

Таймер окна приема 5 предназначен для задания T - периода приема столбца (интегрирования интеграторами 13). Таймер окна приема получает сигналы от источника синхросигналов 9 и формирует интервал приема. Таймер окна приема может быть реализован в виде счетчика синхроимпульсов.

Источники опорных сигналов 6 предназначены для формирования опорных сигналов G(k_iΩt), обеспечивающих реализацию выражений (3) или и (5) и т.п., т. е. таких сигналов, для которых по отношению к функции модуляции выполняется соотношение (1). Источники опорных сигналов через источник синхросигналов 9 связаны с растром 2, так чтобы согласовать опорные сигналы с модуляционными. В рассматриваем варианте реализации i-й источник опорных сигналов, , должен вырабатывать меандр с амплитудой {+1,-)} и частотой следования k_iΩ А (n+1)-ый источник опорных сигналов - такой же меандр с частотой, кратной Ω. В зависимости от варианта выполнения источника синхросигналов источник опорного сигнала может быть выполнен в виде формирователя сигнала { +1,-1} на выходе счетчика синхроимпульсов с периодом счета T_i.

Анализатор шума 7 предназначен для выделения шумовой составляющей Ξ из суммарного сигнала , поступающего с выхода фотоприемника 3. Схема анализатора шума совпадает со схемой частотного селектора, однако принципиально отлично их назначение. Если частотный селектор выделяет амплитуду одной частоты из суммарного сигнала, то анализатор шума выделяет среднеквадратическое значение шума.

Компенсатор шума 8, предназначен для вычитания шумовой составляющей Ξ из сигналов , поступающих с частотных селекторов 4. Компенсатор шума фиг.5 может быть выполнен в виде n вычитателей 14 на операционных усилителях. На первый вход всех вычитателей, , подаются сигналы с соответствующих частотных селекторов, а на вторые входы - сигнал от анализатора шума. Выходы вычитателей являются выходами компенсатора шума. При последовательном съеме сигналов U_i с выхода преобразователя компенсатор шума может содержать один вычитатель и коммутатор выходов частотных селекторов на его первый вход.

Источник синхросигналов 9 предназначен для согласования растра с источниками опорных сигналов и таймером. Согласование с источниками опорных сигналов означает, что начальные фазы модуляции и опорных сигналов должны либо совпадать, либо отличаться на π с учетом нестабильности перемещения растра, неидеальности отверстий и т.п. Согласование с таймером означает, что пространственное окно приема растра должно совпадать с временным окном приема с учетом нестабильности движения растра. Источник синхросигналов может быть выполнен в виде магнитного приемника сигналов со специальной синхронизирующей дорожки растра, оптического датчика, считывающего текущее положение растра с тех же модуляционных отверстий, и т.п.

Выходы преобразователя 10 предназначены для съема результата преобразования U_i, B зависимости от схемы опроса преобразователь может иметь n выходов при параллельном опросе или один выход при последовательном.

Будем предполагать, что все блоки преобразователя согласованы по уровням сигналов, нагрузочной способности и т.п. В противном случае необходимо использовать соответствующие усилители и формирователи, не оказывающие принципиального влияния на сущность заявляемого преобразователя.

Рассмотрим работу преобразователя столбца теплового изображения в электрический сигнал.

Пусть на вход преобразователя поступает столбец теплового изображения высотой L. Требуется преобразовать этот столбец с интенсивностями излучения элементов A_i, , в электрические сигналы U_i и при этом устранить шумовую составляющую Ψ фотоприемника. В исходном состоянии интеграторы обнулены.

Входной столбец теплового изображения 1 подается на растр 2. Растр вида фиг. 3 перемещается ортогонально столбцу изображения и фотоприемнику. Начало приема совпадает с пересечением столбцом теплового изображения 1 границы окна приема. При перемещении растра оптический сигнал последовательно пересекается прозрачными и непрозрачными участками строк окна приема. В результате растр модулирует элементы столбца функцией cos(k_iΩt), удовлетворяющей соотношению (1). Таким образом, на выходе растра будут получена пространственная совокупность сигналов Фотоприемник 3 принимает столбец модулированных сигналов, преобразует их в электрический сигнал и суммирует, формируя сигнал (2), к которому добавляется шумовая составляющая Ψ(t). На выходе фотоприемника 3 получается сигнал Одновременно с модуляцией столбца источник синхросигналов 9 считывает с растра момент начала окна приема и посылает синхросигнал на таймер окна приема 6, который запускает интегрирование в частотных селекторах 4 и анализаторе шума 7. Источники опорных сигналов 6 по синхросигналам от источника 9 начинают формирование опорных сигналов G(k_iΩt) вида (4), согласованных с модуляционными сигналами для частотных селекторов 6 и анализатора шума 7. В частотных селекторах 6 и анализаторе шума 7 коммутаторы 13 в зависимости от текущего знака соответствующего опорного сигнала пропускают прямое или инвертированное значение сигнала . В результате интегрирования 12 на интервале [O, Т] на выходах частотных селекторов 6 будут получены значения а на выходе анализатора шума 7 - среднеквадратическое значение шума Ξ. Компенсатор шума 8 вычитает последнее значение из в результате на его выходе появляются сигналы пропорциональные входным интенсивностям теплового излучения A_i.

Преимущество заявляемого изобретения состоит в возможности преобразования столбца элементов теплового изображения в пропорциональные им электрические сигналы с высоким пространственным разрешением одноэлементным приемником с компенсацией шумов. Результатом является существенное упрощение технологии создания и улучшение показателей назначения преобразователей. На основе такого преобразователя теплового излучения одного столбца может быть построен достаточно простой и дешевый матричный приемник путем использования нескольких преобразователей столбцов.

Литература:
1. Богомолов П. А. Приемные устройства ИК-систем. - М.: Радио и связь, 1987.

2. Мирошников М.М. Теоретические основы оптико-электронных приборов. - Л. - Машиностроение, 1983.

3. Устройство компенсации разброса параметров фоточувствительных элементов многоэлементного приемника, Патент РФ N 202905, H 04 N 5/33.

4. Дядюнов А. Н и др. Адаптивные системы сбора и передачи аналоговой информации. - М. - Машиностроение. 1988.

5. Выгодский М.Я. Справочник по высшей математике. - М. - Наука, 1969.

6. P. Дж. Киес. Фотоприемники видимого и ИК - диапазонов / Под ред. / - М. Радио и связь, 1985.

7. А. М. Заездный. Основы расчетов по статистической радиотехнике - М. Связь, 1969.

Изобретение относится к области оптико-электроники и может быть использовано для построения преобразователей столбца теплового изображения в электрический сигнал с малым уровнем шума для наблюдения и идентификации объектов в инфракрасном (ИК) диапазоне спектра. Технический результат заявляемого преобразователя состоит в возможности достижения простыми средствами большой разрешающей способности за счет точного выделения U_i, большом значении n и компенсации шумовой составляющей из выходного сигнала фотоприемника. Сущность изобретения состоит в том, что столбец теплового изображения с интенсивностью излучения элементов А_i модулируется растром специальной конструкции периодическими сигналами с частотами кратными базовой частоте Ω. Принимается одним фотоприемником с частотным уплотнением сигнала. Используя n опорных сигналов с частотами модуляции, производится частотная селекция с получением электрических сигналов U_i. При помощи (n + 1)-го опорного сигнала с частотой, кратной Ω, анализатором шума выделяется среднеквадратическое значение шума, которое в компенсаторе шума корректирует значения U_i. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Преобразователь столбца теплового изображения в электрический сигнал, содержащий фотоприемник высотой L, n частотных селекторов и растр высотой L, имеющий n модуляционных строк, i-я, строка по длине состоит из чередующихся прозрачных отверстий и непрозрачных промежутков общим числом k_i, входной столбец теплового изображения высотой L через растр подается на фотоприемник, выход которого является первым входом частотных селекторов, отличающийся тем, что преобразователь дополнительно снабжен таймером окна приема, (n+1)-м источником опорных сигналов, источником синхросигналов, анализатором шума и компенсатором шума, строки растра по длине образуют повторяющиеся окна приема, причем в окне приема отверстия и непрозрачные промежутки выполнены так, что k_i>1, k_i-k_i+1=1, источники опорного сигнала выполнены так, что число полупериодов выходного сигнала i-го источника, за время приема столбца в окне приема равно k_i, а (n+1)-го источника опорного сигнала - равно целому числу k_n+1, не равному k_i, первый вход анализатора шума соединен с выходом фотоприемника, вход источника синхросигналов связан с растром, а выход соединен с входами источников опорных сигналов и таймера окна приема, второй вход частотных селекторов соединен с выходами соответствующих источников опорных сигналов, второй вход анализатора шума соединен с выходом (n+1)-го источника опорного сигнала, выход таймера окна приема соединен с третьими входами частотных селекторов и анализатора шума, первые входы компенсатора шума соединены с выходами соответствующих частотных селекторов, второй вход - с выходом анализатора шума, а выходы являются выходами преобразователя. 2. Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что частотный селектор содержит инвертор, интегратор и коммутатор, первый вход частотного селектора соединен с первым и через инвертор со вторым сигнальными входами коммутатора, управляющий вход которого является вторым входом частотного селектора, а выход соединен с сигнальным входом интегратора, времязадающий вход интегратора является третьим входом частотного селектора, выход интегратора является выходом частотного селектора. 3. Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что анализатор шума содержит инвертор, интегратор и коммутатор, первый вход анализатора шума соединен с первым и через инвертор с вторым сигнальными входами коммутатора, управляющий вход которого является вторым входом анализатора шума, а выход соединен с сигнальным входом интегратора, времязадающий вход интегратора является третьим входом анализатора шума, выход интегратора является выходом анализатора шума. 4. Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что компенсатор шума содержит n вычитателей, первые входы которых являются соответствующими первыми входами компенсатора шума, вторые входы - вторым входом компенсатора шума, а выходы являются выходами компенсатора шума.