Тепловизионное устройство Советский патент 1993 года по МПК G01J5/28 

Изобретение относится к области тепдеведения и мсрке-т быть использовано для контроля динамики тепловых процессов, характеризуемых быстрым изменением геометрии и интенсивности тепловых полей.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства, упрощение и ускорение процесса анализа динамики тепловых полей.

На чертеже приведена структурная схема устройства.

Устройство содержит телевизионную камеру (ТВК) 1, например, на основе инфракрасного видикона, аналого-цифровой преобразователь (АЦП)

2, первое 3, второе 4 и третье 5 запоминающие устройства, коммутатор 6, схему

/сравнения 7, формирователь 8 сигнала записи, задатчик 9 интервала записи, задатчик JO линии выборки, блок П управления памятью, блок 12 обработки сигнала и видеоконтрольное устройство (ВКУ) 13.

Устройство работает следующим образом ,

ТБК преобразует излучение от исследуемого объекта (на чертеже не показан) в видеосигнал, который поступает на вхрд АЦП 2. Ияображе- нне исследуемого объекта считывается с выхода ТВК 1 поточечно в соответствии с телевизионным стандартом разложения построчно. В АЦП 2 видеосигнал квантуется в соответствии с форматом разложения, определяемым емкостью первого 3, второго 4 или третьего 5 запоминающих устройств, и преобразуется в восьмибитный цифровой код. Таким образом, на выходе

аА

ЛИП 7 мопучг ртгч послсдона РЛЬНОСТЬ иифровых кодов ь каждый из которых соответствует амплитуде сигнала в конкретной точке исследуемого объекта. Сигнал с выхода АЦП 2 подается на входы первого 3, второго 4 и третьего 5 запоминающих устройств. При этом на выходе блока 11 управления памятью формируется последова- тельность адресов и сигналов записи в соответствии с принятым форматом разложения, которые подаются на вторые входы первого 3 и второго 4 запоминающих «устройств „

Если, например, первое 3, второе 4 и третье 5 запоминающие устройства выполнены размером 256x256 элементов , то формируемый на выходе блока }1 управления памятью адрес представляет собой 16-битный код, старшие 8 бит которого определяют номер строки (адрес строки), а младшие 8 бит - номер столбца (адрес столбца) первого 3 и второго 4 запоминающих устройств. Одновременно с адресом на выходе блока 11 управления памятью формируется импульс залиси, по ко1- торому производится запись цифрового кода с выхода АЦП 2 в первое 3 и второе 4 запоминающие устройства, при этом сигналом с первого выхода блока 12 обработки сигнала задается ономер запоминающего устройства. За время одного кадра блок 1I управления памятью перебирает последовательно все адреса первого 3 и второго 4 запоминающих устройств и по окончании кадра в них оказывается записанным полное изображение исследуемого объекта. Одновременно с записью информации в первое 3 и второе 4 запоминающие устройства происходит ее считывание в блоке J2 обработки сигнала, оттуда она поступает на экран t ВКУ 13. Для фиксирования изображения s первом 3 и втором 4 запоминающих устройствах и на экране ВКУ 33 на выходе блока 1 1 управления пакятъзо прекращается формирование импульса записи. Общая синхронизация ТВК 1, АНП 2, блока 11 управления памятью осуществляется сигналам тактовой последовательности элементов разложения, частота которого зависит от фор мата используемых первого 3, второго 4 и третьего 5 запоминающих устройст Этот сигнал тактовой последовательно

5

Q 5 Q 5

5

0

5

0

сгп формируется ма первом ЫО.ГГР блока 12 обработки сигнала.

Запись информации в третье запоми- н лющее устройство 5 производится в следующей последовательности. На наблюдаемом на экране ВКУ I3 изображении исследуемого объекта выбирается столбец или строка, анализ временного изменения которой мог бы дать наиболее полную информацию о динамике исследуемого процесса. Затем признак строка/столбец и номер данной строки или столбца выставляется с помощью задатчика 10 линии выборки, сигнал с выхода которого поступает на первый вход схемы сравнения 7. На второй вход схемы сравнения 7 подаются адреса с выхода блока 31 управления памятью. В соответствии с признаком строка/столбец в схеме сравнения 7 происходит сравнение кода, заданного на выходе задатчика 10 линии выборки с адресом строки (старшие 8 разрядов) , формируемым на выходе блока 11 /правления памятью (если установлен признак строка) или с адресом столбца (младшие 8 разрядов, если установлен признак столбец). При совпадении указанных кодов на выходе схемы сравнения 7 формируется импульс, который поступает на вход формирователя 8 сигнала записи. В формирователе 8 сигнала записи синхронно с сигналом тактовой последовательности элементов разложения, поступающим с первого выхода блока 12 обработки сигнала, формируется импульс записи и адрес записи, кдторые подаются на второй вход коммутатора 6. Коммутатор б по наличию импульса с выхода схемы сравнения 7 пропускает адрес записи на второй вход третьего запоминающего Устройства 5, в которое по данному адресу записывается сигнал, поступающий с выхода АЦП 2 на его первый вход. В формирователе сигналов записи последовательно изменяется адрес записи по столбцу (по вертикали) с каждым импульсом, поступающим с первого выхода блока 1 2 обработки сигнала при наличии импульса на выходе схемы сравнения 7. При этом адрес записи по строке (по горизонтали) изменяется через заданный интервал времени, определяемый импульсами, поступающими с выхода задатчика 9 интервала записи. Устанавливая значение интервала времени

154/4

5P i-j V , i 1 ( I 1 ( Г ,1Др 4,1 Д.Ч 1 ЧИКЛ q HUTOpi 3J1.1 - .ПИГИ, МО-fHO НТМеНЯТ

общее время накопления хронограммы в третьем чапомичаюшел устройстве 5 и тем самим ичменять премя наблюдения за исследуемым объектом.

Непосредственно анализ динамики тепловых полей исследуемого объекта происходит следующим образом. С помощью задатчика 0 линии выборки выставляется признак строка/столбец и номер выбранной линии, которая индицируется на экране ВКУ 13 вместе с изображением исследуемого объекта. Изображение указанной линии формируется с помощью импульсов, поступающих с выхода схемы сравнения 7 на второй вход блока 12 обработки сигнала .Местоположение линии на исследуемом объекте выбирается с целью получения максимальной информации об исследуемом процессе. Затем с помощью задатчика 9 интервала записи выставляется интервал записи таким образом чтобы время записи хронограммы равнялось времени протекания исследуемого процесса. После нажатия кнопки запуска таймера (на чертеже не показан на выходе задатчика 9 интервала -записи формируется импульс, обнуляющий счетчик адресов формирователя 8 сигналов записи. С указанного момента начинается запись хронограммы в третье запоминающее устройство 5, как описано выше. Количество импульсов, формируемых на выходе задатчика 9 интервалов записи, равно количеству столбцов третьего запоминающего устройства 5, что определяет как объем накопленной видеоинформации, так и общее время наблюдения исследуемого процесса. Во время записи хронограммы два текущих изображения теплового поля записываются в первое 3 и второе 4 запоминающие устройства, как описано выше. Таким образом, по окончании записи хронограммы в первое 3 и второе 4 запоминающие устройства сохраняются изображения исследуемого объекта в разные моменты времени (на- пример, начальное и конечное изображение) , по которым можно оценить изменение геометрии теплового поля, а третье запоминающее устройство 5 содержит хронограмму выбранной линии изменяющихся во времени изображений исследуемого теплового процесса.

0

5

0

5

5

Q

5

1 т

Инй ормакнч с лоцов ттнлго Ч, порого 4 и третьего 5 ЛПРМИН. С. них устройств поступает и (мок 1 -1 ботки сигнала, где оня цпгтокод г%ч г- сч, преобразуется в ШЩРГСИГН.-Л я подается на БКУ 13. СЧИТЫРЛИНО информации и первого 3, второго 4 и третьего 5 запоминающих устройств ня экран ВКУ 13 происходит по импул: слм с выхода блока J1 управления памятью. При этом коммутатор 6 при отсутствии импульсов на выходе схемы сравнения 7 управляет работой третьего ЗЛ.ПОМР.- нлющего устройства 5. С помощью блока 12 обработки сигнала на экране BKY 13 могут быть построены профили вдоль выбранной горизонтальной или вертикальной линии на нзобр.игачин теплового поля исследуемого объекта. Данные профили характеризуют временное изменение температуры в одной точке изображения или термопрофили вдоль выбранных линий в различные моменты времени.

Путем построения вертикальных и горизонтальных профилей для различных линий на хронограмме можно определить тепловое распределение вдол исследуемого объекта в любой момент времени, а также определить скорость изменения температуры в любой точке исследуемого объекта.

Таким образом, устройство обладает более широкими функциональными возможностями, а также позволяет упростить и ускорить процесс анализа динамики тепловых полей, так как оно клряду с запоминанием нескольких полных кадров изображения через некоторый интервал времени позволяет получать временную развертку выбранной линии изображения теплового поля, которая дает наглядное представление об изменении теплового поля во времени, причем интервал времени между соседними линиями хронограммы может быть выбран минимальным (время кадровой развертки), что позволяет производить анализ динамики быстропротекающих процессов.

Формула изобретения

Тепловизионное устройство, содержащее телловизионную камеру, выход которой соединен с входом япалого-циф- . рового преобразователя, первое, второе и третье запоминающие устрой- ства, первые входы которых соединены с выходом аналого -цифрового преоПрззонатг лп, а пьет оды - с рервьпч входом блока обработки сигнала, блок управления памятью, выход которого соединен с вторыми входами первого н второго запоминающих устройств, при этом пер- ВБЕЙ выход блока обработки сигнала соединен с анодами синхронизации блока управления памятью,, аналого-цифрового преобразователя к тепловизион- ной камеры, и второй эшгод с уходом видео-контрольного устройства, о т- ли чающееея тем, -что, с целью расширения функцнонзлъных возможностей устройства, упрощения и ус- кореюш процесса анализа динамики тепловых полей,, в него введены «ом- v мутатср, формирователь сигналов записи, схема сравнения, задатчик интервала записи и за датчик, пиния выборам,при

этом первый вход коммутатора соединен с выходом блока управления памятью, второй вход - с выходом формирователя сигналов записи, третий вход - с выходом схемы сравнения, первым входом формирователя сигнала записи и вторым входом блока обработки сигнала, а выход - с вторым входом третьего запоминающего уст- оойства, причем второй вход формирователя сигналов записи соединен с выходом задатчика интервалов записи, а третий вход - с первым выходом блока обработки сигнала, первый вход схемы сравнения соединен с выходом задагчика линии выборки, а второй вход - с выходом блока управления памятью.

Изобретение относится к тепловидению и может быть использовано для контроля динамики тепловых процессов, характеризуемых быстрым изменением геометрии и интенсивности тепловых полей. Цель изобретения - расширение функциональных: возможностей устрой- ства, упрощение и ускорение процесса анализа динамики тепловых полей. Суть изобретения заключается в анализе временного изменения теплового изображения исследуемого объекта, дающего наиболее полную информацию о динамике исследуемого объекта. Устройство рбладает более широкими функциональными возможностями, а также позволяет упростить и ускорить процесс анализа динамики тепловых полей ис-, следуемого объекта. 1 ил.

t

Ј

.««««B-ejJ

Вмм-r-sirc -:

Редактор Н. Коляда

Составитель А.Леви Техред М.Дидык

Заказ 108Q

Тираж

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.„ д. 4/5

Корректор О.Краьцова

.„,«..u.....л-

Подписное