ВЛИЯНИЕ ФОТОРЕЗИСТИВНОГО ЭФФЕКТА РЕЗИСТИВНЫХ ДЕЛИТЕЛЕЙ МУЛЬТИСКАНА НА ТОЧНОСТЬ ИЗМЕРЕНИЙ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ОБЪЕКТОВ

Yu K Shelkovnikov; N I Osipov; S R Kiznertsev; A A Meteleva

doi:10.22213/2410-9304-2018-4-57-64

Authors

Y. K. Shelkovnikov UdmFRC UB RAS
N. I. Osipov UdmFRC UB RAS
S. R. Kiznertsev UdmFRC UB RAS
A. A. Meteleva Kalashnikov ISTU

DOI:

https://doi.org/10.22213/2410-9304-2018-4-57-64

Keywords:

multiscan, videosignal, photoresistive effect, light zone, measurement error

Abstract

The paper deals with the issues of photoelectric conversion of the measured coordinate of the light zone into a videosignal, taking into account the photoresistive effect of a television photoconverter of instantaneous action - a multiscan. The design features of manufacturing resistive dividers of the multiscan are described, which allow to obtain a high linearity of its coordinate characteristic. The dependence of the resistance of resistive dividers on the light is established, it is shown that the coefficient of their photosensitivity can reach a considerable value. An expression is obtained for the output integrated current of the multiscan in the “blind spot” mode of operation, which reflects the distribution of the light relief in the form of controlled light zones along the photosensitive surface. It is shown that at low bias voltages of resistive dividing buses, the discreteness of the multiscan structure does not appear, and the total currents of all cells flowing through the output bus of the photodiodes are continuous. It was established that it is advisable to determine the coordinates of the narrow light zones by the moment when the differentiated output current passes through zero, and for wide light zones it is necessary to apply its double differentiation with calculating the average coordinates of the beginning and end of these zones. An expression is presented for calculating the coordinate-specifying voltage of a resistive divider taking into account the photoresistive effect; a diagram showing the strain of the dependence of the voltage distribution along this divider is given. An expression for finding the error in determining the coordinates of the multiscan polling point is obtained, the magnitudes of the absolute errors in measuring the boundaries and the middle of the wide and narrow light zones are shown. It is shown that for a narrow light zone, the error in determining its coordinate does not exceed half the step of the photosensitive structure along its entire length. It is established that the photoresistive effect reduces the duration of the video signal, i.e. causes an increase in the coordinate of the leading edge of the videosignal and a decrease in the coordinate of its trailing edge.

Author Biographies

Y. K. Shelkovnikov, UdmFRC UB RAS

DSc in Engineering, Prfessor

N. I. Osipov, UdmFRC UB RAS

PhD in Engineering Institute of Mechanics

S. R. Kiznertsev, UdmFRC UB RAS

PhD in Engineering, Institute of Mechanics

A. A. Meteleva, Kalashnikov ISTU

Student

References

Берковская К. Ф., Подласкин Б. Г. Коммутируемые функциональные устройства типа сканистор в системах оптоэлектронной обработка информации // Микроэлектроника / под ред. Ф. В. Лукина. М. : Сов. радио. 1972. Вып. 5. С. 16-23.

Подласкин Б. Г., Гук Е. Г. Позиционно-чувствительный фотодетектор-мультискан // Измерительная техника. 2005. Т.8. С. 31-34. Podlaskin B.G., Guk E.G. The multiscan position-sensitive photodetector // Measurement Techniques. 2005. Vol. 48. No. 8. С. 779-783.

Подласкин Б. Г., Гук Е. Г. Анализ компенсации искажений оптических сигналов с помощью позиционно-чувствительного фотоприемника мультискан методом формирования квазимедианы // Журнал технической физики. 2007. Т. 77. № 2. С. 95-98. Podlaskin B.G., Guk E.G. Analysis of optical signal distortion compensation with a multiskan position-sensitive photodetector by the quasi-median technique // Technical Physics. The Russian Journal of Applied Physics. 2007. Vol. 52. No. 2. P. 239-243.

Подласкин Б. Г., Васильев А. В., Гук Е. Г., Токранова Н. А. Построение синтезированной апертуры на фотоприемниках мультискан // Журнал технической физики. 2000. Т. 70. № 10. С. 110-116. Podlaskin B.G., Vasilev A.V., Guk E.G., Tokranova N.A. Construction of a synthetic aperture for multiskan photodetectors // Technical Physics. The Russian Journal of Applied Physics. 2000. Vol. 45. No. 10. P. 1339-1345.

Подласкин Б. Г., Гук Е. Г., Носенко Е. В. Построение двойной синтезированной апертуры на фотоприемниках мультискан для определения положения фронта перепада яркости слабоконтрастных оптических сигналов // Журнал технической физики. 2002. Т. 72. № 6. С. 73-78. Podlaskin B.G., Guk E.G., Nosenko E.V. Multiskan-based double synthetic aperture for locating the illuminance boundary of a weak optical signal // Technical Physics. The Russian Journal of Applied Physics. 2002. Vol. 47. No. 6. P. 726-730.

Муравьева О. В., Соков М. Ю. Влияние глубины залегания дефекта на параметры многократно-теневого электромагнитно-акустического метода контроля прутков // Вестник ИжГТУ имени М. Т. Калашникова. 2016. Т. 19. № 3. С. 46-50.

Способ контроля торцевого профиля зубьев роторов винтовых забойных двигателей / В. С. Овчинников, Н. С. Сивцев, Е. В. Лукин, М. И. Шубина // Вестник ИжГТУ имени М. Т. Калашникова. 2017. Т. 20. № 3. С. 37-40.

Оболенсков А. Г., Латыев С. М., Митрофанов С. С., Подласкин Б. Г. Опыт создания контрольно-измерительных устройств на основе позиционно-чувствительного датчика «мультискан» // Оптический журнал. 2016. Т. 83. № 2. С. 57-61. Obolenskov A.G., Latyev S.M., Mitrofanov S.S., Podlaskin B.G. Experience in creating test-and-measurement devices based on the multiscan position-sensitive detector // Journal of Optical Technology. 2016. Vol. 83. No. 2. P. 119-122.

Липанов А. М., Шелковников Ю. К., Осипов Н. И. Применение дискретно-сплошной структуры мультискана в оптико-электронных измерительных устройствах // Датчики и системы. 2003. № 2. С. 46-49.

Липанов А. М., Шелковников Ю. К., Алиев А. В., Сермягин К. В. Влияние физических особенностей телевизионной сканисторной структуры на точность измерения непрямолинейности ствольных труб // Интеллектуальные системы в производстве. 2012. № 2. С. 112-117.

Подласкин Б. Г., Гук Е. Г. К вопросу влияния методов формирования защитного окисла при создании многоэлементной структуры фотоприемника мультискан на стабильность темнового тока // Письма в Журнал технической физики. 2007. Т. 33. № 5. С. 79-86.

Бонч-Бруевич В. Л., Калашников С. Г. Физика полупроводников. М. : Наука, 1990. 355 с.

Подласкин Б. Г., Гук Е. Г. Позиционно-чувствительный фотодетектор-мультискан // Измерительная техника. 2005. Т.8. С. 31-34. Podlaskin B.G., Guk E.G. The multiscan position-sensitive photodetector // Measurement Techniques. 2005. Vol. 48. No. 8. С. 779-783.