Диссертация (1143140), страница 11

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 11)

Эта специфика рентгено-абсорбционной технологии накладываеттребованиякППУоптико-электроннойсистемыпроизводственную основу предприятий, такие, как: 1)сепараторов,составляющихнеобходимость позиционно-чувствительного детектирования проникающего излучения, 2) высокая чувствительностьППУ, определяющая возможность сканировать большую толщину породы либо обнаруживатьбольшее количество мелких кристаллов, 3) относительно высокое быстродействие ППУ,позволяющее увеличивать скорость движения конвейера, а значит и производительностьсепаратора, 4) управление параметрами ППУ, визуализация процесса обнаружения минералапо разделительному признаку, формирование команд на отделение минерала из потока рудыпосредством ПЛИС в блоке УРОИ.ФототокиинтегратораППУпропорциональныослаблению(экстинкции)электромагнитных волн рентгеновского диапазона в средах.

Ослабление рентгеновскогоизлучения может быть рассчитано на основе закона Бугера с использованием аппроксимацийэнергетическойзависимостимассовыхкоэффициентовэлементов.Ксожалению,представленные в научной литературе аппроксимации энергетической зависимости массовыхкоэффициентов ослабления приводят к значительным ошибкам в расчетах. Отсутствуюттакже методики расчета максимальной толщины руды в рентгено-абсорбционной технологиина основе чувствительности ФПУ приемно-преобразующего устройства. Требуют разработки46системы управления ППУ на основе ПЛИС с целью достижения максимальной скоростианализа руды на предмет наличия в ней алмазов.Решению поставленных вопросов посвящена Глава 6 диссертации.1.6 Системы передачи видеосигналов по волоконно-оптическому кабелюВолоконно-оптические системы передачи видеосигнала находят применение ваппаратуретелевизионныхстудийителецентров,студияхнелинейногомонтажателепрограмм, дистанционного управления технологическими процессами, передачимедицинских видеоизображений с высоким разрешением, а также системах промышленнойбезопасности предприятий.

Специфика применения накладывает требования, предъявляемыекприемно-преобразующимустройствамволоконно-оптическихсистемпередачивидеосигнала – студийные системы должны вносить минимальные искажения и шумы впередаваемый сигнал, к системам безопасности технические требования к искажениямнесколько снижены по сравнению со студийными, однако повышаются требования поэнергопотреблению, миниатюризации и стоимости. Результатом специфики требованийявляется целесообразность применения цифровых методов преобразования видеосигнала длястудийного оборудования и методов частотно-импульсной модуляции для системвидеонаблюдения.Впервые вопросы передачи видеосигнала по волоконно-оптическому кабелю сприменением частотно-импульсной модуляции (ЧИМ) были рассмотрены в [116].Структурная схема передачи видеосигнала по волоконно-оптическому кабелю представленана рис.

1-6.ИсточниквидеосигналаСхема внесенияпредъискаженийЧастотноимпульсныймодуляторФормировательимпульсовВолоконнооптическийпередатчикСхема коррекциипредъискаженийУсилительмощностиВолокноВолоконнооптическийприемникЧастотноимпульсныйдискриминаторФильтр низкойчастотыПриемниквидеосигналаППУРис. 1-6. Структурная схема волоконно-оптической системы передачи видеосигналаШум на выходе линейного тракта ВОСП с использованием ЧИМ в [116] определяется:1) флуктуациями фронта импульса (джиттер) и 2) ошибочным приемом или пропускомимпульса (сбои). Вводится понятие выигрыша в отношении сигнал/шум при использованииЧИМ: GPFM i2SNR, где SNR  2video - отношение квадрата тока видеосигнала к среднемуCNRi noise47квадрату шумового тока на выходе ППУ (signal-to-noise ratio), CNR i 2carrieri 2 noise- отношениеквадрата видеосигнала к среднему квадрату шума на выходе ФПУ (carrier-to-noise ratio).Выражение для выигрыша GPFM [116]:GPFM  0.3546 где  1B2B2 2  2   g    31 CNR  2    2  2   2    112CNRexpgg  2    1 2(1.20)f– индекс модуляции ( f максимальное отклонение частоты ЧИМ сигнала, BB –BBширина полосы модулирующего сигнала), σ - среднеквадратичное значение длительностиимпульса,  g fgBB(fg – защитная полоса частот, вводимая для ослабления влияниянеидеальности характеристики ФНЧ после демодуляции ЧИМ-сигнала).Выигрыш GPFM в отношении сигнал/шум при использовании ЧИМ характеризуетувеличение отношения сигнал/шум на выходе ППУ (то есть на выходе всей волоконнооптической системы) по сравнению с отношением сигнал/шум на выходе ФПУ.

Анализвыражения показывает, что существует пороговое значение CNR, ниже которого отношениесигнал/шум на выходе ППУ (SNR) не может быть увеличено с помощью увеличения индексамодуляции. Зависимости SNR от CNR, рассчитанные в [116], представлены на рис. 1-7.Рис. 1-7. Зависимости отношения сигнал/шум на выходе ППУ от отношения сигнал/шум навыходе фотоприемного устройстваПри индексе модуляции ЧИМ β=2.5, полосе пропускания ФПУ 50 МГц, полосепередаваемого видеосигнала 5 МГц, отношению сигнал/шум по несущей CNR=18 дБсоответствует отношение сигнал/шум по видеосигналу SNR=58 дБ, то есть выигрышсоставляет 40 дБ. Физически этот выигрыш в отношении сигнал/шум объясняетсяувеличением полосы частот системы связи.48Авторы [117] исследовали полученное в [116] выражение для выигрыша GPFM наналичие экстремумов по индексу модуляции, среднеквадратичному значению длительностиимпульса и CNR.

Выявлено, что 1) по критерию выигрыша в отношении сигнал/шумволоконно-оптические системы передачи с использованием ЧИМ не имеют оптимума, 2) призаданном качестве передачи с ростом индекса модуляции уменьшается минимальнаяоптическая мощность на входе ФПУ, 3) наличие квантового шума в ФПУ ограничиваетпредельно допустимую величину используемого индекса модуляции.Несмотря на то, что в литературе приводятся выражения для расчета отношениясигнал/шум ППУ волоконно-оптических модемов с ЧИМ, возникает настоятельнаянеобходимостьв разработке миниатюрных, энергоэффективныхмодемов передачивидеосигналов с высокими техническими характеристиками для телевизионных применений.Вторым применением волоконно-оптических модемов передачи видеосигнала являютсясистемы передачи телевизионных сигналов студийного качества. Данные системынеобходимы в аппаратуре телевизионных студий и телецентров, студиях нелинейногомонтажа телепрограмм, дистанционного управления технологическими процессами, передачимедицинских видеоизображений с высоким разрешением.

Модемы с ЧИМ не могутполностью удовлетворить требованиям линейности студийной телевизионной аппаратуры.Возможны два подхода к цифровому кодированию ТВ сигналов: непосредственноекодирование полного цветового сигнала SECAM, PAL, NTSC и раздельное кодированиесоставляющих цветового сигнала. Непосредственное кодирование полного цветового сигналапредпочтительней, когда ТВ тракт состоит из последовательно включенных цифровых ианалоговых звеньев, на стыках которых требуются взаимные переходы между цифровой ианалоговой формами представления ТВ сигналов. В случае раздельного кодированиясоставляющих цветового сигнала сигнал яркости и два цветоразностных сигнала кодируютсянезависимо, а затем три потока видеоданных мультиплексируются (объединяются) в одинобщий цифровой поток. В качестве базовой частоты дискретизации выбрана частота цветовойподнесущей стандарта NTSC - 3.375 МГц.

Частоты дискретизации сигналов яркости ицветности принято записывать в формате трех чисел, означающих номер гармоники 3.375МГц для дискретизации 1) яркостного сигнала, 2) цветоразностного сигнала CBlue, 3)цветоразностного сигнала CRed. Например, формат 4:2:2 означает дискретизацию сигналаяркости с частотой 13.5 МГц, обоих цветоразностных сигналов – с частотой 6.75 МГц. Такимобразом, суммарная скорость дискретизации в этом формате составит 27 МГц, а потоковаяскорость передачи данных в последовательном интерфейсе составит более 270 МГц.Стандартизованаиерархиячастотдискретизациисигналовяркостиицветности,49соответствующая коэффициентам 1, 2, 4, 8.

Функции цифровой обработки видеосигналаосуществляет видеопроцессор.Несмотря на то, что выпускаются отдельные компоненты для цифровых видеосистем, внародном хозяйстве производство и внедрение цифровых волоконно-оптических модемовпередачи видеосигнала по волоконно-оптическому кабелю представлено незначительно.Требуетсяразработкавысококачественныхволоконно-оптическихППУпередачивидеосигнала в цифровой форме и ППУ передачи видеосигналов с высокими техническимихарактеристикамидля телевизионных применений на основе частотно-импульсноймодуляции.Этим вопросам посвящен разделы 7.1.2, 7.1.3 и 7.1.4 Главы 7 диссертации.1.7 Микросборки управления акустооптическими устройствами ВОСПИШирокое внедрение волоконно-оптических систем передачи информации (ВОСПИ) всети связи, увеличение их пропускной способности стимулирует разработку системоптической обработки информации.

Технические средства разветвленных ВОСПИ включаютв себя линейный волоконно-оптический тракт, оптические приемно-передающие модули,пассивные и управляемые устройства распределения оптической информации. К последнимотносятся пространственные, временные, спектральные мультиплексоры-демультиплексоры,оптические переключатели, коммутационные матрицы, циркуляторы, вентили и модуляторы,усилители и формирователи оптических сигналов. Этот класс устройств получил названиеприборовкоммутационныхоптических(ПКО)ипредназначендляпостроениямногоабонентных ВОСПИ с коммутацией сообщений, пакетов, каналов в системах связи ссамыми разнообразными способами уплотнения информации. Многообразие требований,предъявляемых к оптическим коммутационным приборам ВОСПИ, определяет широкийдиапазониспользуемыхфизическихпринциповуправлениясветовымипотоками:акустооптическом, электрооптическом, магнитооптическом и др.

Характеристики

Список файлов диссертации