Podstawy Telewizji - Laboratorium - Ćwiczenie A




Instytut Radioelektroniki PW Zakład Telewizji
           
       

PODSTAWY TELEWIZJI - LABORATORIUM
Ćwiczenie A

Pomiary parametrów elektrooptycznych kamery telewizji
użytkowej.
1. Cel ćwiczenia.     Celem ćwiczenia jest poznanie
zasady działania kamery telewizji użytkowej, zbadanie własciwosci przetworników
analizujących, pomiar ich podstawowych parametrów.
2. Opis ukladu pomiarowego. Schemat blokowy układu do pomiarów
parametrów kamery telewizji użytkowej przedstawiono na rysunku 2.1. W polu
widzenia kamery KAM znajdują się tablice kontrolne oswietlone przy pomocy
reflektorów. Całkowity sygnał wizyjny otrzymany na wyjsciu kamery doprowadzony
jest do wejscia monitora MTV i do wejscia Y oscyloskopu OSC. Oscyloskop jest
wyzwalany impulsami uzyskanymi z wyjscia telewizyjnego numerycznego selektora
linii SL. Selektor umożliwia wydzielenie z całkowitego sygnału synchronizacji
impulsów o czasie trwania jednej linii, występujących w momentach pojawienia się
zaprogramowanej linii obrazu. Te same impulsy, zsumowane z sygnalem wizyjnym z
kamery, służą również do podswietlenia na kineskopie monitora linii obserwowanej
na ekranie oscyloskopu.
  rys.2.1. Schemat układu
pomiarowegoDokładne okreslenie parametrów przetwornika analizującego
wymagałoby dokonania pomiarów sygnału wizyjnego bezposrednio na jego wyjsciu.
Jednak ze praktycznych, mierzone będą parametry sygnału wizyjnego na wyjsciu
kamery telewizyjnej. Układy elektroniczne kamery (przede wszystkim wzmacniacze
wizyjne) w znacznym stopniu wpływają na wyniki pomiarów.
Kamera używana w ćwiczeniu wyposażona jest w interfejs RS-232. Umożliwia on
programową zmianę wielu parametrów kamery, w tym współczynnika korekcji g, czasu otwarcia elektronicznej migawki, wzmocnienia w torze
wizyjnym.
3. Pomiary. Przed przystąpieniem do pomiarów należy odpowiednio
ustawić kamerę i tablice kontrolne względem siebie. W tym celu w polu widzenia
kamery należy ustawić tablicę przedstawiającą czarny pas na białym tle. Kamerę
należy tak ustawić, aby krawędzie tablicy kontrolnej (podwójna czarna linia)
dokładnie pokrywały się z krawędziami obrazu telewizyjnego. Następnie ustawić
optymalnie ostrosć obrazu. Ustawić reflektor, tak aby tablica kontrolna była
równomiernie oswietlona. Zmierzyć natężenie owietlenia tablicy kontrolnej przy
pomocy światłomierza. Po ustawieniu kamery, tablicy i reflektora  nie
należy zmieniać ich wzajemnego położenia.
3.1. Charakterystyka swietlna przetwornika analizującego.Przed kamerą
ustawić tablicę kontrolną przedstawiającą czarny pas na białym tle. Za pomocą
selektora linii wybrać jedną ze srodkowych linii obrazu telewizyjnego. Na
ekranie oscyloskopu będzie widoczny przebieg przedstawiony na rys. 3.1.
Korzystając z oprogramowania sterującego kamery ustawić czas otwarcia
elektronicznej migawki migawki na 1/60s, wyłączyć automatyczną regulację
wzmocnienia, ustawić wartosć współczynnika korekcji  g
na 0.45.

   rys. 3.1. Oscylogram obserwowany przy
pomiarze charakterystyki swietlnej widikonu
Dokonać pomiarów różnicy napięcia DU pomiędzy
poziomami bieli i czerni przy różnych poziomach oswietlnenia przetwornika
analizującego, które należy zmieniać poprzez zmianę przysłony obiektywu kamery.
Jest ono okreslone zależnoscią

E = 1/4 * (T0*r*Esr)/(f/D)2gdzie: E - 
natężenie oswietlenia przetwornika
          T0 -
współczynnik przezroczystosci obiektywu (przyjąć T0=0.9)
          r - współczynnik odbicia swiatła od białego kartonu 
(przyjąć r=0.7)
          Esr- 
srednie natężenie oswietlenia tablicy kontrolnej;
          D  -
czynna  srednica przesłony obiektywu;
           f  -
ogniskowa obiektywu
Wartosci stosunku f/D są zaznaczone na korpusie obiektywu, częsć w postaci
liczbowej, pozostałe jako krótkie kreski. Kolejne wartosci f/D są następujące:
1.8, 4, 5.6, 8, 11, 16, 22.
Powtórzyć pomiary dla kilku krótszych czasów otwarcia migawki.
Na podstawie wykonanych pomiarów wykreslić zależnosci DU = f(E) (w logarytmicznym układzie współrzędnych) dla
wszystkich zmierzonych czasów otwarcia migawki. Z charakterystyk DU = f(E) wyznaczyć współczynnik g
toru kamerowego.
3.2. Pomiar rozdzielczosci  toru kamerowego.W polu widzenia kamery
ustawić tablicę kontrolną przedstawiającą grupę prążków 0.5 MHz. Dobrać wartosć
przysłony i napięcia polaryzującego elektrodę sygnałową, tak aby uzyskać
najlepszą jakosć obrazu. Przy pomocy selektora linii należy wybrać linię
telewizyjną przechodzącą przez centralną częsć obrazu. Przy użyciu
oprogramowania sterującego kamery wybrać automatyczną migawkę i włączyć układ
ARW. Na ekranie oscyloskopu widoczny  będzie przebieg przedstawiony na rys.
3.2. Zmierzyć amplitudę A0 sygnału wizyjnego. Zmieniając  kolejno tablice
kontrolne przedstawiające grupy prążków o częstotliwo ciach  f=1,2,...,10
MHz dokonać pomiaru z ekranu oscyloskopu amplitud A(f) sygnału wizyjnego
odpowiadającego tym prążkom - na oscyloskopie będzie wówczas obserwowany
przebieg przedstawiony na rys 3.3
 rys. 3.2. Sygnał wizyjny odpowiadający grupie
prążków o małej częstotliwosci  rys. 3.3. Sygnał wizyjny odpowiadający grupie prążków o
dużej częstotliwosci
Na podstawie otrzymanych wyników wykreslić charakterystykę głębokosci
modulacji sygnału wizyjnego m w funkcji częstotliwosci. Głębokosć modulacji
okresla  się ze wzoru:

m=A(f)/A0 *100%gdzie:

A0 -  amplituda sygnału odpowiadającego grupie prążków o
częstotliwosci 0.5 MHz;
A(f)- amplituda sygnału odpowiadającego grupie prążków o częstotliwosci
mierzonej. Z uzyskanej w ten sposób charakterystyki wyznaczyć
częstoliwosć sygnału wizyjnego fmax, przy której głębokosć modulacji
m spada do 50%. Obliczyć rozdzielczosć poziomą toru kamerowego, okreslaną jako
liczba czarnych i białych pasów, które mogą być odtworzone na odcinku poziomym o
długosci równej wysokosci obrazu, korzystając zależnosci:
N [TVL] = 78 * fmax  
[MHz]Wyznaczyć rozdzielczosć subiektywną toru kamerowego
okresloną  iloscią linii, przy której na ekranie  monitora 
można  rozróżnić  jeszcze pojedyncze prążki.  
4. Literatura

M.Rusin, "Wizyjne przetworniki optoelektroniczne", Wydawnictwa
Komunikacji i Łącznosci, seria "Telewizja", Warszawa 1991
A.Fiok, M.Rusin,  "Podstawy telewizji", Wydawnictwa
Politechniki Warszawskiej, Warszawa,  1983
A.Fiok, "Podstawy ogólne", Wydawnictwa Komunikacji i Łącznosci,
seria "Telewizja", Warszawa 1991