СПОСОБ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАЗРЕШАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВЫХ ТРУБОК И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Советский патент 1995 года по МПК H01J9/42 

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для автоматического измерения разрешающей способности электронно-лучевых трубок (ЭЛТ) различного назначения в лабораторных и цеховых условиях.

Целью изобретения является повышение производительности труда при измерениях за счет автоматизации процесса измерений.

На чертеже представлена функциональная схема устройства, реализующего предлагаемый способ измерения.

Устройство состоит из блока 1 преобразования светового излучения с экрана ЭЛТ в последовательность электрических импульсов и соединенного с ним блока 2 регистрации.

Блок 1 преобразования содержит последовательно расположенные ЭЛТ 3 с генератором строчно-кадровой развертки 4, объектив 5, щелевую диафрагму 6 и фотоприемник 7 с источником питания 8. Выход фотоприемника 7 служит выходом блока 1.

Блок 2 регистрации содержит аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 9, вход которого служит входом блока 2. Выход АЦП 9 соединен с входом двунаправленного коммутатора 10, первый и второй выходы которого соответственно соединены с входами первого 11 и второго 12 регистров памяти, выходы которых соответственно подсоединены к первому и второму входам первого блока вычитания 13, выход которого подключен к входу третьего регистра памяти 14. выход третьего регистра памяти 14 соединен с входом четвертого регистра памяти 15, первым входом первой схемы сравнения 16 и первым входом второго блока вычитания 17, выход которого через первый делитель 18 соединен с входом пятого регистра памяти 19, выход которого связан с вторым, а выход четвертого регистра памяти 15 с первым входом сумматора 20, управляющий вход которого подсоединен к выходу первой схемы сравнения 16. Управляющий вход пятого резистора памяти 19 подключен к выходу генератора 21. Выход сумматора 20 подсоединен к первому входу второй схемы сравнения 22, входу шестого регистра памяти 23, выход которого подсоединен к первому входу третьей схемы сравнения 24, к второму входу которой подсоединен выход седьмого регистра памяти 25, первый и второй выходы схемы сравнения 24 соединены соответственно с первым (прямым) и вторым (реверсивным) входами восьмого регистра памяти 26, выход которого через первый цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 27 соединен с управляющим входом источника питания 8 фотоприемника 7. Выход второй схемы сравнения 22 соединен с управляющим входом шестого регистра памяти 23, выход которого так же подключен к первому входу второй схемы сравнения 22, входам первого 28 и второго 29 умножителей и второму делителю 30. Выходы второго 29 и первого 28 умножителей соответственно подсоединены к входам девятого 31 и десятого 32 регистров памяти, выходы которых подключены соответственно к первым входам четвертой 33 и пятой 34 схем сравнения, вторые входы которых соединены с выходом сумматора 20, а их выходы подключены к первому и второму входам первого RS-триггера 35, выход которого подключен к управляющему входу первого селектора 36, сигнальный вход которого соединен с выходом генератора 21, а выход через счетчик 37 с первым входом шестой схемы сравнения 38, второй вход которой подключен к одиннадцатому регистру памяти 39, а первый и второй выходы соответственно соединены с первым (прямым) и вторым (реверсивным) входами двенадцатого регистра памяти 40, выход которого через второй ЦАП 41 подключен к управляющему входу генератора 4 кадровой развертки ЭЛТ 3.

Выход второго делителя 30 через тринадцатый регистр памяти 42 соединен с первым входом седьмой схемы сравнения 43, второй вход которой подключен к выходу сумматора 20, а первый и второй выходы к первому и второму входам второго RS-триггера 44, выход которого соединен с управляющим входом второго селектора 45, сигнальный вход которого подсоединен к генератору 21, а выход через второй счетчик 46 связан с первым входом третьего делителя 47, второй вход которого соединен с четырнадцатым регистром памяти 48, а выход через пятнадцатый регистр памяти 49 подсоединен к цифровому индикатору 50. К входу блока 2 подсоединены цепочка последовательно соединенных формирователя импульсов 51 и схема задержки 52, а к выходу синхроимпульсов кадров генератора развертки 4 четвертый делитель 53. Выходы схемы задержки 52 и делителя 53 предназначены для синхронизации всех элементов устройства.

Световое излучение испытуемой ЭЛТ 3 проецируется объективом 5 на щелевую диафрагму 6. Вертикальный размер D щели диафрагмы 6 выбирают в пределах 10d ≅ D ≅ Nd/10, где d ожидаемый диаметр светового пятна, N число строк в кадре. При меньшем размере диафрагмы ухудшается точность измерения за счет увеличения относительной погрешности дискретизации при определении степени сжатия растра, при увеличении возможно попадание границы растра в щель (при неточной центровке щели) относительно растра, что приводит к сбою режима измерения. Световые импульсы регистрируются фотоприемником 7, чувствительность которого можно изменять регулировкой напряжения источника питания 8. Развертка светового пятна по экрану осуществляется генератором строчно-кадровой развертки 4. В результате развертки светового пятна и ограничения световой энергии щелевой диафрагмой на выходе фотоприемника 7 появляется сигнал, определяемый импульсами строчной разверткой при прохождении щелевой диафрагмы 6 и послесвечения экрана ЭЛТ 3. Этот сигнал поступает на АЦП 9, с помощью которого преобразуется в цифровой код сначала сигнал послесвечения (перед каждым строчным импульсом), который через двунаправленный коммутатор 10 поступает во второй регистр памяти 12. В момент прихода строчного импульса АЦП 9 преобразует суммарный входной сигнал в цифровой код, который через коммутатор 10 передается в первый регистр памяти 11. На каждом ходу строчной развертки производится вычитания цифрового кода второго регистра памяти 12 из цифрового кода первого регистра памяти 11 в блоке вычитания 13, на выходе которого цифровой код соответствует амплитудам строчных импульсов, определяющих переходную характеристику, не искаженную послесвечением экрана ЭЛТ 3. Этот цифровой код записывается в третий регистр памяти 14, из которого на следующем ходу строчной развертки переписывается в четвертый регистр памяти 15. Амплитуды сигналов от каждых двух последовательных ходов строчной развертки сравниваются первой схемой сравнения 16, и если второе значение больше первого, то схема сравнения 16 выдает сигнал суммирования на сумматор 20; в противном случае выдается знак вычитания. Цифровые коды, записанные в регистрах 14 и 15, вычитаются во втором блоке вычитания 17. Полученная разность делится на r (обычно применяемая 10-шаговая интерполяция, т.е. r=10) в первом делителе 18 и результат запоминается в пятом регистре памяти 19. С помощью генератора импульсов 21 с частотой повторения, в 10 раз превышающей частоту повторения строчной развертки, информация из пятого регистра памяти 19 в интервале между импульсами строк 10 раз считывается и каждый раз складывается (или вычитается) в сумматоре 20 со значением, записанным в регистре 15. Этим производится дискретная интерполяция переходной характеристики в интервале между строчными импульсами. Оценки показывают, что как при гауссовой, так и при прямоугольной форме пятна дискретная интерполяция при пяти строчных импульсах, уложившихся на переходной характеристике, дает погрешность от истинной формы переходной характеристики не более 1% что вполне достаточно для практических целей. Полученная на выходе сумматора 20 последовательность импульсов подается на вход второй схемы сравнения 22, где сравнивается каждое значение пришедшего импульса с предыдущим, значение которого запомнено в шестом регистре памяти 23. Если амплитуда последующего импульса превосходит предыдущее значение, то она переписывается в регистр 23; в противном случае его информация не изменяется. Таким образом, в шестом регистре памяти 23 запоминается максимальное значение амплитуды строчного импульса за один ход кадровой развертки. Это значение подается на первый вход третьей схемы сравнения 24, на второй вход которой заранее поступает оптимальное значение этой максимальной амплитуды, записанное в седьмом регистре памяти 25. При отличии реального максимального значения от оптимального со схемы сравнения поступает сигнал на прямой (при меньшем значении) или реверсивный (при большем значении) вход восьмого регистра памяти 26; тем самым изменяется содержащаяся в нем информация на единицу. Эта информация с помощью ЦАР 27 преобразуется в аналоговый сигнал, который управляет напряжением источника питания 8 фотоприемника 7 и тем самым изменяет амплитуду последовательности импульсов на следующем кадре. Эта процедура продолжается до тех пор, пока максимальная амплитуда импульса в последовательности не достигнет своего оптимального (с точки зрения работы схемы ее чувствительности и динамического диапазона) значения. Далее производят измерение числа строчных импульсов, уложившихся на переходной характеристике и изменение степени сжатия растра до тех пор, пока это число не достигнет заранее заданного оптимального значения (при погрешности измерений порядка 1% число уложившихся строчных импульсов при применении десятикратной интерполяции равно пяти). Процесс измерения проводится в два хода кадровой развертки. На каждом нечетному ходу кадровой развертки шестой регистр памяти 23 запоминает максимальную амплитуду импульсов в последовательности строчных импульсов. В умножителях 28 и 29 это число умножается на К-2, 2n-K/2n соответственно. Во втором делителе 30 это число делится на два и полученные значения запоминаются соответственно в девятом регистре памяти нижнего уровня 31, десятом регистре памяти верхнего уровня 32 и тринадцатом регистре памяти половинного уровня 42. Число n определяется практической потребностью дискретизации уровня интенсивности светового пятна, по которому необходимо произвести измерение его диаметра. Обычно достаточна степень дискретизации в 10% при которой можно производить определение диаметра пятна по уровням 10, 20 90% т.е. n 10. Число К это номер уровня дискретизации, по которому в данном измерении надо производить измерение диаметра пятна (при массовых измерениях, когда не требуется пpоизводить измерение формы пятна, обычно производится измерение по уровню 50% т.к. К 5). Запомненные в регистрах 31 и 32 значения подаются на первые входы четвертой 33 и пятой 34 схем сравнения. На четном ходу кадровой развертки на вторые входы этих схем сравнения подается информация с выхода сумматора 20. Когда амплитуда импульса (в цифровом коде) с выхода сумматора 20 превзойдет значение нижнего уровня, запомненного в регистре 31, сигнал со схемы сравнения 33 вызовет опрокидывание RS-триггера 35, выходной сигнал которого откроет селектор (двухвходовое И) 36, на второй вход которого подаются импульсы от генератора 21 с частотой, в 10 раз превышающей частоту строк. Когда значение сигнала с выхода сумматора 20 превысит верхний уровень, схема сравнения 34 вернет RS-триггер в исходное состояние. Таким образом, на выходе селектора 36 будет получена последовательность импульсов, число которых 10m равно числу строчных импульсов, уложившихся на переходной характеристике при данной степени сжатия растра, умноженному на 10. Это число запоминается в счетчике 37 и с помощью шестой схемы сравнения 38 сравнивается с оптимальным значением, заранее записанным в одиннадцатом регистре памяти 39 (обычно его значение 10m 5х10 50). При его несовпадении подается единичный сигнал со схемы сравнения 38 на прямой (при меньшем числе) или реверсивный (при большем числе) вход двенадцатого реверсивного регистра 40. Цифровой код этого регистра преобразуется вторым ЦАП 41 в аналоговый сигнал, который поступает в генератор 4 строчно-кадровой развертки для соответствующего изменения амплитуды кадровой развертки. Эта процедура продолжается до тех пор, пока не будет установлена такая степень сжатия растра, при которой на переходной характеристике не уменьшится наперед заданное оптимальное количество m строчных импульсов (обычно m= 5). После этого производится измерение степени сжатия растра. Это измерение также производится за два хода кадровой развертки. На каждом нечетному ходу на выходе тринадцатого регистра памяти 42 формируется сигнал, соответствующий половине амплитуды максимального строчного импульса. Этот сигнал подается на первый вход седьмой схемы сравнения 43. На четному ходу кадровой развертки на второй ее вход поступает сигнал с выхода сумматора 20. При превышении этим сигналом половины максимального уровня схема сравнения 43 опрокидывает RS-триггер 44, который открывает селектор (двухвходовое И) 45, на второй вход которого подаются импульсы с генератора 21. При уменьшении амплитуды входных импульсов ниже половины максимального значения на заднем фронте огибающей схема сравнения 43 возвращает RS-триггер 44 в исходное состояние, чем прекращается прохождение импульсов генератора 21 через селектор 45. Таким образом, на выходе селектора 45 образуется последовательность импульсов, число которых l равно числу строк, умноженному на 10, уложившихся на вертикальном размере D щелевой диафрагмы 6 при выставленном вертикальном размере растра. Это число запоминается в счетчике 46. Далее вертикальный размер примененной щелевой диафрагмы D, помноженный на 10m (обычно на 50) и заранее записанный в четырнадцатый регистр памяти 48, подается на второй вход делителя 47 в качестве делимого, на первый вход делителя 47 в качестве делителя поступает число l из счетчика 46. В результате проведения операции деления на выходе третьего делителя 47 получается число d D, соответствующее диаметру светового пятна по заданному уровню. Это число запоминается в пятнадцатом регистре 49 и выводится на цифровой индикатор 50. Для обеспечения нужной последовательности всех описанных выше операций из выходного сигнала фотоприемника 7 с помощью формирователя 51 формируют прямоугольные импульсы, соответствующие строчным импульсам, задерживают их на необходимое время в схеме задержки 52 и подают на вспомогательные (тактовые) входы управления тех схем (регистров, схем сравнения и т.д.), которые срабатывают лишь при приходе тактового импульса. С помощью делителя 53 частоты в два раза делят синхроимпульсы кадров от генератора строчно-кадровой развертки для разделения нечетных и четных кадров в процессе измерения. Выходные импульсы делителя 53 подают на дополнительные управляющие входы тех схем, которые работают в разном режиме на нечетном и четном ходах кадровой развертки.

Изобретение может быть использовано для измерения разрешающей способности электронно-лучевых трубок (ЭЛТ) различного назначения. Способ реализован в устройстве, содержащем блоки 1 и 2 преобразования оптического сигнала развертки луча ЭЛТ в электрический и регистрации преобразованного сигнала соответственно. Блок 1 содержит ЭЛТ 3 с генератором 4 развертки, объектив 5, щелевую диафрагму 6 и фотоприемник 7 с источником питания 8. Блок 2 содержит аналого-цифровой преобразователь 9 (АЦП), коммутатор 10, регистры памяти 11, 12, 14, 15, 19, 23, 25, 26, 31, 32, 39, 40, 42, 43 и 49, блоки вычитания 13 и 17, схемы сравнения 16, 22, 24, 33, 34, 38, 43, первый 18, второй 30, третий 47 и четвертый 53 делители, сумматор 20, генератор 21, первый 27 и второй 41 цифроаналоговые преобразователи, первый 28 и второй 29, умножители первый 35 и второй 44 RS-триггеры, первый 36 и второй 45 селекторы, первый 37 и второй 46 счетчики, цифровой индикатор 50, формирователь 51 и схему задержки 52. Способ и устройство позволяют повысить производительность труда за счет полной автоматизации процесса измерений. 2 с. п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ для измерения разрешающей способности электронно-лучевых трубок, заключающийся в формировании на экране прямоугольного растра, выделения с помощью щелевой диафрагмы его участка, преобразования световых импульсов выделенного участка растра в электрические, компенсации составляющей амплитуд электрических импульсов, вызванной послесвечением экрана, формировании переходной характеристики интерполяцией амплитуд электрических импульсов, измерении ее решительности и степени сжатия растра и вычисления разрешающей способности по измеренным значениям, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности за счет полной автоматизации процесса измерений, формирование переходной характеристики осуществляют дискретной интерполяцией апмлитуд электрических импульсов в два этапа, причем на первом из них максимальную амплитуду электрических импульсов устанавливают равной заданному оптимальному значению посредством регулирования коэффициента преобразования световых импульсов в электрические, а на втором подсчитывают число импульсов между нижним и верхним уровнями дискриминации на переходной характеристике и устанавливают его значение равным заданному, определяемому точностью измерений, посредством регулирования амплитуды кадровой развертки. 2. Устройство для измерения разрешающей способности электронно-лучевых трубок, содержащее блок преобразования светового излучения экрана электронно-лучевых трубок в последовательность электрических импульсов с последовательно расположенными испытуемой электронно-лучевой трубкой с генератором развертки, объективом, щелевой диафрагмой и фотоприемником с источником питания и соединенный с ним блок регистрации, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности при измерениях за счет их полной автоматизации, оно содержит блок регистрации аналого-цифрового преобразователя, вход которого служит входом указанного блока, а выход соединен с входом двунаправленного коммутатора, первый выход которого подключен к входу первого, а второй к входу второго регистров памяти, выходы которых подключены соответственно к прямому и реверсивному входам первого блока вычитания, выход которого соединен с входом третьего регистра памяти, выход которого подключен к входу четвертого регистра памяти, первому входу первой схемы сравнения и первому входу второго блока вычитания, выход четвертого регистра памяти соединен с вторым входом первой схемы сравнения, вторым входом второго блока вычитания и первым входом сумматора, выход второго блока вычитания подключен к входу первого делителя, выход которого связан с входом пятого регистра памяти, к управляющему входу которого подключен генератор импульсов, а к выходу второй вход сумматора, управляющий вход которого подсоединен к выходу первой схемы сравнения, выход сумматора подключен к первому входу второй схемы сравнения, к входу шестого регистра памяти и к первому входу пятой схемы сравнения, выход шестого регистра памяти подключен к второму входу второй схемы сравнения, к первому входу третьей схемы сравнения и к входам первого и второго умножителей и второго делителя, выход второй схемы сравнения подключен к управляющему входу шестого регистра памяти, второй вход третьей схемы сравнения подключен к седьмому регистру памяти, а первый и второй выходы к прямому и реверсивному входам реверсивного восьмого регистра памяти, выход которого через первый цифроаналоговый преобразователь подключен к управляющему входу регулируемого источника питания фотоприемника, выходы первого и второго умножителей подключены соответственно к входам девятого регистра памяти верхнего и десятого регистра памяти нижнего уровней, выходы которых соединены соответственно с первыми входами четвертой и пятой схем сравнения, вторые входы которых подключены к выходу сумматора, а выходы соответственно к прямому и реверсивному входам первого RS-триггера, выход которого подсоединен к управляющему входу первого селектора, к сигнальному входу которого подсоединен выход генератора импульсов, а выход селектора через первый счетчик подключен к первому входу шестой схемы сравнения, к второму входу которой подключен выход одиннадцатого регистра памяти, а первый выход к прямому, а второй выход к реверсивному входам реверсивного двенадцатого регистра, выход которого через второй цифроаналоговый преобразователь подсоединен к управляющему входу генератора строчно-кадровой развертки, выход второго делителя подключен к входу тринадцатого регистра памяти, выход которого подключен к первому входу седьмой схемы сравнения, второй вход которой подсоединен к выходу сумматора, ее первый и второй выходы подключены соответственно к прямому и реверсивному входам второго RS-триггера, выход которого подключен к управляющему входу второго селектора, к сигнальному входу которого подключен выход генератора импульсов, а к выходу второй счетчик, выход которого подключен к первому входу третьего делителя, к второму входу которого подключен четырнадцатый регистр памяти, а к выходу через пятнадцатый регистр памяти цифровой индикатор, к выходу фотоприемника подключен формирователь импульсов со схемой задержки, а к выходу синхроимпульсов кадров генератора развертки подключен четвертый делитель, при этом выходы схемы задержки и четвертого делителя снабжены клеммами для подсоединения к тактовым входам соответствующих узлов устройства.