Способ накопления сигналов на запоминающих трубках Советский патент 1980 года по МПК H01J31/58 

(54) СПОСОБ НАКОПЛЕНИЯ СИГНАЛОВ НА ЗАПОМИНАЩИХ ТРУБКАХ

Способ относится к области телеви:дения и может быть применен в приклад телевидении при наблюдении малоконтрастных изображений и изобра-5 жений, имекяцих низкую яркость. Способ может найти применение в радиолокации, радиационной дефектоскопии и других случаях, когда необходшло выделять сигналы в шумах.: Ю

Известны способы накопления телевизионных изображений Щ . Среди них известен способ включений трубки, запоминающей изображение, характеризующийся .тем, что в режиме записи и считывания на мишень подаются такие напряжениясг чтобы в режиме записи коэффициент вторичной эмиссии мишени был меньше единицы, а в режиме стирания - больше единицы.20

Известен также способ перезаписи телевизионного сигнала при псжощи потенциалоскопа, Характеризующийся тем, что сигнал на запись подается через переключатель, периодически 25 изменяющий полярность сигнала, а необходимая полярность Считываемого сиггнала восстанавливается после второго переклк чателя, синхронного с первым переключателем.зо

Одйако оба способа применяются для накопления и запоминания однократных изображений и не содержат операции многократной записи, поэтому при перезаписи отношение сигнал/шум не увеличивается в процессе записи.

Среди известных технических решений наиболее близким по технической сущности к предложеннотлу является

.способ 2 I сущность которого состоит в периодическом повторении операций стирания, многократной записи и считывания. Причем; во время стирания запоминающая трубка работает в режиме медленных электронов, то есть коэффициент вторичной эмиссии мишени Ьм i 1, а во время записи запоминающая трубка работает в режиме быстрых электронов, то есть с коэффициентом вторичной эмиссии мишениЦ д 1. Это. достигается за счет того,что: при стирании напряжение межд1у катодом и мишенью устанавливается мень: ше -первого критического потенциала вторично-эмиссионной характеристики мишени, а при записи напряжения между катодом и мишенью устанавлива.ются больше первого критического потенциала, но меньше второго крити- .

ческого потенциала вторичнр-эмиссионной характеристики мишени. Ток луча запоминающей трубки при записи устанавливают достаточно малым так, что. при однократной записи на мише ни записывается потенциальный рельеф, составляквдий только небольшую часть от максимального потенциального рельефа, определяемого динамическим диапазоном запоминаквдей трубки. Затем процесс записи многократно по вторяют При этом происходит суммирование потенциального рельефа при каждой записи и, следовательно, сигнал увеличивается в п-раз,где п -число циклов записи, шумовой потенциальньай рель.еф в этом случае накапливается пропорционально уТГ и, следовательно, отношение сигнал/шум за п циклов записи возрастает в Vn раз, причем количество циклов записи ограничено величиной динамического диапазона зайомивающей трубки. После многократного повторения операции записи йакоплен1йз1й сигнал считывают и стирают остаточный сигнал. Далее все операции повторяю.т в той же последовательности.

Рассмотрим более подробно операци накопления (ьшогократную запись) сиг.нала в способе-йрототипе.

Как видно, в способе-прототипе одновретленно с полезгалм. сигн.алетл накапливается постоянная составляющая. Необходимо подчеркнуть, что даже, если S исходно14 сигнале постоянная составляющая отсутствует, то при записи сигнал а с шумами она неизбежно образуется.

Так как целью накойлеаия обычно является, повышение отношения сигнал/ /шум, то есть исходное отношение сигнал/шум всегда мало, то постоянная составляющая всегда.имеется. Накопление постоянной составляющей приводит к снижению эффективности накопления, так как при этом сигнал занимает лишь час-Сь динамического диапазона, но дальнейшее накопление уже невозможно в свйзи с тем, что другая часть динамического диапазона занятапостояйной составлягацей, и при попытке дальнейшего накопления произойдет искажёше сигнала. При Vмeньшeнии отношения сигнал/шум накапливаемого сигнала относительная величина постоянной составляквдей будет расти, а глубина модуляции потенциёшьнох-о рельефа от полезного сигнгша - уменьшаться В результате будет srмёньшaтьcя модуляция считьГвсшцего луча при воспроизведении и, в конечном итоге, при достаточно . малом исходном отношении сигнал/шум пе)еменная составляющая сигнала станет сравнима с собственными неравноMepнocтя lи запоминакяцей трубки или с собственными шумами предварительного усилителя, когда накопление уж

не приведет к дальнейшему повышению отнсяиения сигнал/шум на выходе запомнающей трубки.

Таким образом, способ-прототип имеет недостаток - при малом исходном отношении сигнал/шум эффективность накопления низкая в результате того, что накапливается постоянна составляняцая, которая занимает большую часть динамического диапазона запоминающей трубки.

Целью изобретения является повышение эффективности накопления при многократной записи.

, Поставленная цель достигается тем что в способе накопления сигналов, включают - многократную запись сигнала электронным пучам при напряжении между катодом записывакяцего прожектора и мишенью, большем первого критического потенциала и меньшем второго критического потенциала,вторичноэмиссионной характеристики мишени, считывание и стирание накопленного сигнала, предлагается периодически, каядщай цикл записи напряжения меивду катодом записывгшщего прожектора и мишенью изменять (уменьшать или увеличивать) на один цикл записи так что оно становится либо меньше первого критического потенциала, либо болше второго критического потенцигша вт.орично-эмиссионной характеристики мишени. Одновременно соответственно изменяют величины отклоняющих токов в отклоняющих катушках, напряжение на фокусирующем электроде и напряжение между катодом и модулятором, а полярность модуляции записывающего луча изменяют на обратную, причем ток записывающего луча регулируют так, чтобы постоянная составляющая тока мишени во время записи при отсутствии модуляции была равна нулю.

Изобретение поясняется чертеже. На фиг. 1 приведены осциллограммы напряжений между модулятором и катодом во время записи и осциллограммы потенциального рельефа на мишени запоминакицей трубки после каждого цикла записи для четырех циклов записи для предлагаемого способа; на фиг. 2 приведена типичная вторичноэмиссионная характеристика vsKOieutii на фиг. 3 приведена функциональная схема устройства, в котором может быть реализован предложенный способ. На графиках (фиг.1 и 2) показаны нижний 1 и верх.ний 2 уровни динамического дисшазона запоминающей трубки, осциллограмма 3 потенциального рельефа на мишени перед первым цикло записи 4,5,6,7 - соответственно осциллограммы потенциального рельефа на мишени после первого, второго, третьего и четвертого, циклов записи 8,9,10,11 - соответственно осциллограммы напряжения между модулятором и катодом во время первого, второго.

третьего и четвертого циклов записи, 12 - вторично-эмиссионная характеристика мишени.

Устройство осуществления способа содержит запоминающую трубку 13 типа-литокон,фокусирующую катушку 14, отклоняющую катушку 15,катод 16,моулятор 17, фокусирующий электрод 18, ускоряющий электрод 19, сетку 20 мишени, мишень 21, полупроодниковый слой 22 мишени, диэлек рическую мозаику 23 мишени, резистор 24 в цепи катода, коммутатор 25,- содержащий шесть синхронных переключателей на два положения, подвижные контакты которых обозначены соответственно 26-31, инвертор 32, резис тор 33 регулировки тока луча при записи в режиме медленных электронов ( ) резистор 34 фокусировки при записи в режиме медленных электронов, резистор 35 установки напряжения на мишени при записи в режиме медленных электронов () , генератор развертки 36, коммутатор режимов 37, состоящий из-трех синхронных переключателей 38-40 на три положения С - считывание, П- подготовка, Ъ - запись, схему 41 формирования напряжения питания. .

Рассмотрим конкретный пример реализации предложенного способа-в устройстве, представленном на фиг. 3. Устройство содержит запоминающую трубку типа литнкон 13, фокусирующую катушку 14, отклоняющую катушку 15. В запоминающей трубке есть катод 16, модулятор 17, фокусирующий электрод liB, ускоряющий электрод 1, сетка мишени 20, мишень 21, которая содержит полупроводниковый слой 22 и диэлектрическую мозаику 23. Катод запомииакадей трубки через резистор 24 соединён с корпусом. Переключение режимов запи7 си; осуществляется с помсядью введенного коммутатора 25, имеющего шесть подвижных контактов 26-31, синхронно переключаемых в два положения а и б , которые соответственно подключены к электродам запоминающей трубки, катоду, модулятору, фокусирующему электроду, мишени и двум.отклоняющим катушкам. Подвижный контакт 26 в положении О1 соединен непосредственно с сигнальным вход, а в гюло ении S ф сигнальньм входом через инвертор 32. Подвижные контакты 27, 28, 29 в положении S коммутатора подключены соответственно к резисторам 33, 34, 35. Подвижные контакты 30 и 31 подключены в положении QI н Ъ к четырем разным выходам развертки 36. В положении а коммутатора 25 подвижные контакты 27,28,29 соединены с подвижными контактами коммутатора 37. Этот коммутатор имеет три положения, которые соответствуют трем основным режимам работы запоминающей трубки: считывание f С , под767863

готозка (стирание) - П , запись Во всех трех положениях кокмутатора 37 подвййсные контакты 38/ 39, 40 соединены с разными выходами схемы формирования напряжений питания 41. Теперь рассмотрим работу устрой5ства.. Пусть в исходном состоянии коммутатор 37 находится в положении Ь , а коммутатор 25 в положении С , что соответствует напряжению между мишенью и катодом U (режим

fO быстрых электронов Ь 1, см.фиг.2). В исходном состоянии после операции стирания потенциальный рельеф на мишени отсутствует, и потенциал мишени запоминакядей трубки установлен немно15го ниже середины динамического диапазона (см.фиг.1). Производится первый цикл записи .с коэффициентом вторичной эмиссии Ъf 7 1 , при этсж пртенцисьп мишени повышается и на ней образуется потенциальный рельеф 4,

20 соответствунлдий напряжению 8 между модулятором и катодом, то есть более высокий потенциал имеют участки, где записывающий луч имел максимальное значение. Затем коммутатор 25 пере5ключают в положение S , при этом полярность модуляции записывающегй луча изменяется на обратную,.так как сигнал проходит через инвертор 32, одновременно изменяется напряжение,

0 на мишени и становится равным Urj (режим медленных электронов ton/itl, см. фиг. 2). Поскольку при изменений напряжения на мишени изменяется условие фокусировки и размер

5 растра на мишени, то для получения сфокусированного изображения и прежнего размера растра амплитуда токов одновременно с .напряжением на мишени переключается напряжение на

0 фокусирующем электроде посредстве подвижшлх контактов 30,31. Модулятор запоминающей трубки подвижным контактом 27 подключается к переменному резистору 33, с помощью которого можно изменить ток записи в режиме мед5ленных электронов и установить его таким, чтобы выполнялось условие равенства нулю постоянной составляющей тока мишени во время записи. После переключения производится следующий

0 цикл записи (осциллограммы 5,9). Поскольку во время этого цикла трубка работает в режиме медленных электронов , потенциал мишени понижается и тем сильнее, чем больше ток луча.

5 Так как полярность модуляции луча изменена на обратную, то теперь луч будет максимален в тех участках, где в первом цикле накопления он был миHkMajjBH. При этом наиболее си.льно понижается потенциал участков, гден он

0 ранее (после первого цикла) был минимален и наоборот, потенциал участков мишени, где он был после первого цикла максимален, понижается меньше, то есть происходит углубление потен5циального рельефа при одновременном уменьшении постоянной сбставлякщей. В результате после второго цикла заПйСи постоянная составляющая потенциала мишени становится равной потенциалу мишени перед первым,циклом записи i Это обеспечивается путем регулировки тока записывающего луча во врем неч етных циклов резистором 33. К началу третьего цикла кс 1мутатор 25 вновь переключают в положение а и производят запись в режиме быстрых электронов и т.д. Таким образом, и предлагаемом способе приращение постоянной составляющей потенциала мишени за время нечетных циклов записи компенсируется уменьшением постоянной составляющей потенциала мишени за время четных Ц11клрв з,аписи. Поэтому постоянная соётавляйдая в процессе накопления не изменяется, а увеличивается только глубина потенциального рельефа. Пос lieзавершения накопления коммутатор 37 ставится .: в положение С и происходит считьшание накопленного потенциального рельефа..После считывания коммутатор 37 ставится в положение П г остаточный потенциальный рельеф стирается и трубка снова Готова к накоплению. Нетрудно видеть, что способ не из менится, если первым производить цикл записи в режиме медленных элект рбнов, а вторьгл - цикл записи в режиме быстрых электронов. Сущность способа Не изменяется также и в том случае, если вместо режима медленных электронов будет использован цикл записи в режиме быс ipt-ax электронов, но при напряжении ме ду катодс 1 и .мйше.нью,большем ./j когда ЧОм 1 .. Следовательно, в предлагаемом сп собе накопления можно получить положительный эффект - динамический диап зон используется полнее. Это позволя ет увеличить число накопления; при мапсм исходном отношении сигнал/ш5гм. Причем при любом исходном отноше- НИИ сигнал/шум и достаточно длительном накоплении можно получить потенциальный рельеф, соответствующий пол ному динамическому диапазону запоминающей трубки. Это позволяет применить предложенный способ накопления в рентгенотёлевизионной дефектоскопии, рентгенодиагностике, радиолокации и в ряде других случаев, , - . efi Формула изобретения Способ накопления сигналов на запо мйнающих трубках, включанедий многократную запись сигнала электронным лучом при напряжении между катодом записывающего прожектора и мишенью, большем первого критического потенциала и меньшем второго критического потенциала вторично-эмиссионной характеристики мишени, считывание и стирание накопленного сигнала, отличающийся тем, что, с . целью повышения эффективности накопления при Многократной записи, периодически, через каждый цикл записи напряжение между катодом записывающего прожектора и мишенью изменяется на один цикл записи так, что оно становится либо меньше первого критического потенциала, либо больше второго критического потенциала вторично-эмисcJиoннoй характеристики мишени, одновроленно соответственно изменяют величины отклоняющих токов в отклоняющих катушках, напряжение на фокусирующем электроде и напряжение между катодом и модулятором, а полярность модуляции записывающего луча изменяют на обратную, причем ток записываквдегс луча регулируют так, чтобы постоянная составляйлцая тока мишени во время записи при отсутствии модуляции была - равна нулю.. ... , . I Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Красильников Н.Н. Помехоустойчивость телевизионных устройств, МгЛ., Госэнергоиздат, 1964. 2. Г ориев В.Я. и др. Применение малогабаритного бетатрона ЩШ-б для интроскопии стальных изделий. Дефектоскопия, 1973, 3, стр.79 (прототип).

10

ШЙН

to г titzis

.1

Ut t/1Ugpz

ue. г

r«

17

Г глп

уа 19 20

15-1

((50 а. 31

ПИ

3ff