Analysis of Influence of Kinetics of the TV Multicast Photocurrent on the Error of Measuring the Coordinates and Sizes of Light Zones
DOI:
https://doi.org/10.22213/2413-1172-2019-1-89-99Keywords:
multiscan, videosignal, current kinetics, coordinate characteristic, light zone, measurement errorAbstract
The paper describes the features of the formation of the coordinate characteristics of the multiscan, which shows the linearity of the linear coordinate conversion of the controlled light flux into the time coordinate in the n-p-n structure taking into account the kinetics of resistive divider currents. The process of the redistribution of the currents inside a multiscan, made on the basis of two longitudinal resistive dividers and elementary cells of three p-n junctions, is described. It is shown that in the process of interrogating the multiscan with antiphase sawtooth interrogation voltages, the photocurrents of cells are redirected from one resistive divider to another, which causes a change in the distribution of the coordinate setting voltages along the both dividers. At the same time, when projecting light zones (especially wide ones) with a high level of illumination, as well as in the scanstor, the linearity of the coordinate characteristic is violated. A mathematical model of the multiscan has been developed in the form of a system of equations connecting the integral photocurrent and voltage in the elements of its structure, taking into account external electrical circuits. Expressions and diagrams of the integral and video signal currents of the multiscan have been obtained when it is switched on in the “blind spot” mode, which display the expansion of the output video signal and an increase in the error of the coordinate indications of the light fluxes due to an increase in the scanning aperture. The simulation of the deformation process of the coordinate-setting voltage in the Micro-Cap program has been performed, which showed the maximum deviation of this voltage from the linear one near the center of the photosensitive surface and decreased to zero at its ends. It has been established that the effect of the redistribution of photocurrents flowing into resistive dividers (or flowing out from them when the polarity of the cell diodes is reversed) causes a multidirectional error in determining the coordinates of the leading and trailing edge of the video signal due to a change in voltage on the divider. When the illumination of the wide light zones on the multiscan is limited to a level at which the integral photocurrent does not exceed 0.002 of the divider bias current, the errors in determining the coordinates of these zones do not exceed the step of the multiscan structure. For narrow light zones, this error does not exceed half the step of the discrete structure of the multiscan over its entire length even at high levels of illumination.References
Olimpiya Saha, Prithviraj Dasgupta. Experience learning from basic patterns for efficient robot navigation in indoor environments. Journal of Intelligent & Robotic Systems, December 2018, vol. 92, no. 3-4, pp. 545-564.
Laith Rasmi Sahawhen, Tim McLain, Randal W. Beard, Kaleo Rpberts, Jared K. Wikle, Jonathan C. Spencer, Karl F. Warnick. Ground-based sense-and-avoid system for small unmanned aircraft. Article in Journal of Aerospace Information Systems, April 2018, vol. 15, no. 8, pp. 501-517.
Podlaskin B., Guk E., Sukharev A. Registration technique for detection of optical signal position under intense background illumination. Proc. 3rd Mediterranean Conference on Embedded Computing, MECO 2014. Including ECyPS 2014, pp. 232-235.
Podlaskin B., Guk E. New optical sensor with continuous field of view for real-time signal processing. Proc. Mediterranean Conference on Embedded Computing, MECO-2012. 2012, pp. 104-107.
Guk E., Podlaskin B. Novel principle of optical signal sensing based on the creation of signal statistical estimates. Proc. of IEEE Sensors Сер. “IEEE Sensors 2011 Conference, SENSORS-2011”. 2011, pp. 436-439.
Липанов А. М., Шелковников Ю. К. Использование телевизионного сканистора в технике двойного применения // Известия Российской академии ракетных и артиллерийских наук. 2005. № 2. С. 71.
Шелковников Ю. К. Повышение стабильности и линейности координатной характеристики сканисторных информационно-измерительных систем // Интеллектуальные системы в производстве. 2011. № 1 (17). С. 251-255.
Подласкин Б. Г., Гук Е. Г. Позиционно-чувствительный фотодетектор-мультискан // Измерительная техника. 2005. Т.48, № 8. С. 31-34.
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.
Повышение разрешающей способности позиционно-чувствительного устройства на основе датчика интегрального типа / Б. Г. Подласкин, Е. Г. Гук, А. Г. Оболенсков, А. А. Сухарев // Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения. 2017. Т. 17, № 3. С. 846-849.
Подласкин Б. Г., Гук Е. Г. Аналоговый процессор на основе фотоприемника мультискан для апертурной коррекции медианы искаженного оптического сигнала // Журнал технической физики. 2006. Т. 76, № 8. С. 93-98.
Подласкин Б. Г. Пространственная фильтрация временного шума при реализации преобразования адамара на фотоприемной матрице // Журнал технической физики. 2007. Т. 77, № 5. С. 139-142.
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.
Шелковников Ю. К. Выделение видеосигнала с мультискана модуляцией развертывающего напряжения // Ползуновский вестник. 2010. № 2. С. 106-111.
Влияние физических особенностей телевизионной сканисторной структуры на точность измерения непрямолинейности ствольных труб / А. М. Липанов, Ю. К. Шелковников, А. В. Алиев, К. В. Сермягин // Интеллектуальные системы в производстве. 2012. № 2. С. 112-117.
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.
Опыт создания контрольно-измерительных устройств на основе позиционно-чувствительного датчика «мультискан» / А. Г. Оболенсков, С. М. Латыев, С. С. Митрофанов, Б. Г. Подласкин // Оптический журнал. 2016. Т. 83, № 2. С. 57-61.
Экспериментальные исследования компенсации погрешности координатоуказания оптического сигнала с помощью двойной синтезированной апертуры / А. Г. Оболенсков, С. М. Латыев, Б. Г. Подласкин, Е. Г. Гук // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2016. Т. 16, № 5. С. 757-763.
Подавление влияния мощной фоновой засветки на точность координатоуказания оптического сигнала / Б. Г. Подласкин, Е. Г. Гук, А. Г. Оболенсков, А. А. Сухарев // Журнал технической физики. 2015. Т. 85, № 9. С. 128-131.
Влияние физических особенностей телевизионной сканисторной структуры на точность измерения непрямолинейности ствольных труб / А. М. Липанов, Ю. К. Шелковников, А. В. Алиев, К. В. Сермягин // Интеллектуальные системы в производстве. 2012. № 2. С. 112-117.
Влияние фоторезистивного эффекта резистивных делителей мультискана на точность измерений геометрических параметров объектов / Ю. К. Шелковников, Н. И. Осипов, С. Р. Кизнерцев, А. А. Метелева // Интеллектуальные системы в производстве. 2018. Т. 16, № 4. С. 57-64.
Влияние фоторезистивного эффекта резистивных делителей мультискана на точность измерений геометрических параметров объектов / Ю. К. Шелковников, Н. И. Осипов, С. Р. Кизнерцев, А. А. Метелева // Интеллектуальные системы в производстве. 2018. Т. 16, № 4. С. 57-64.
