Устройство обнаружения оптических сигналов

 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в телевизионных устройствах, осуществляющих селекцию полезного сигнала в режиме счета фотонов. Цель изобретения - повышение быстродействия и достоверности обнаружения . Датчик 1 одноэлектронных импульсов преобразует световой поток фона и объекта в последовательность одноэлектронных импульсов , нормируемых формирователем 2 сигнала. Импульсная последовательность поступает на вход элемента 3 И и на входы п+1 блоков 4 обнаружения. При поступлении сигнала Обнаружение блок 12 управления формирует последовательность управляющих сигналов, открывающих элемент 3 И и элемент 5 И блоков 4 обнаружения . В блоке 8 вычисления осуществляется измерение среднего значения и среднеквадратическое значение фоновой засветки , суммируемые в сумматоре 9. Суммарное значение фоновой засветки записывается в счетчики 6 блоков 4 обнаружения. Из этих значений вычитаются одноэлектронные импульсы , при этом, если число превышает записанные в счетчик 6 записи, формируется сигнал обнаружения, фиксируемый в регистр блока 11.4 ил. ел О

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Н 04 N 7/18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ йг

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4746402/09 (46) 15.05,92, Бюл. К 18 (71) Всесоюзн ы и научно-исследо вател ьский институт телевидения (72) М.Е.Жандаров и К,К,Рябков (53) 621.397 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N. 828437, кл, Н 04 N 17/00, 1979, (54) УСТРОЙСТВО ОБНАРУЖЕНИЯ ОПТИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ (57) Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в телевизион. ных устройствах, осуществляющих селекцию полезного сигнала в режиме счета фотонов. Цель изобретения — повышение быстродействия и достоверности обнаружения. Датчик 1 одноэлектронных импульсов преобразует световой поток фона и объекта в последовательность одноэлектронных им. Ж 1734235 А1 пульсов, нормируемых формирователем 2 сигнала. Импульсная последовательность поступает на вход элемента 3 И и на входы п+1 блоков 4 обнаружения. При поступлении сигнала "Обнаружение" блок. 12 управления формирует последовательность управляющих сигналов, открывающих элемент 3 И и элемент 5 И блоков 4 обнаружения. В блоке 8 вычисления осуществляется измерение среднего значения и среднеквадратическое значение фоновой засветки, суммируемые в сумматоре 9, Суммарное значение фоновой засветки записывается в счетчики 6 блоков 4 обнаружения. Из этих значений вычитаются одноэлектронные импульсы, при этом, если число превышает записанные в счетчик 6 записи, формируется сигнал обнаружения, фиксируемый в регистр блока 11. 4 ил.

1-!

1а

1.

1 !

Ф ) ()

1734235

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в телевизионных устройствах, осуществляющих селекцию полезного сигнала в режиме счета фотонов. 5

Цель изобретения — повышение быстродействия и достоверности обнаружения, На фиг, 1 представлена структурная электрическая схема устройства обнаружения; на фиг, 2 — структурные электрические 10 схемы блока измерения фона и блока вычисления; на фиг, 3 — структурная электрическая схема блока управления; на фиг, 4— временные диаграммы сигналов блока управления. 15

Устройство обнаружения оптических сигналов (фиг.1) содержит датчик 1 одноэлектронных импульсов, формирователь 2 сигнала, элемент И 3, первый, второй...(п+1)-й блоки 4.1, 4.2, 4,(n+1) обнаруже- 20 ния, каждый из которых содержит элемент

И 5,1, 5.2...5.(n+1) блока 4.1, 4,2„„4,(n+1) обнаружения и счетчик 6.1, 6.2...6(п+1) блока

4.1, 4.2„,4,(n+1) обнаружения, блок 7 измерения фона, блок 8 вычисления, сумматор 9, 25 элемент ИЛИ 10, регистрирующий блок 11 и блок 12 управления. Блок 7 измерения фона (фиг.2) содержит делитель 13 частоты и счетчик 14 импульсов, Блок 8 вычисления (фиг,2) содержит реверсивный 15 и сумми- 30 рующий 16 счетчики. Блок 12 управления (фиг.3) содержит первый 17 и второй 18 элементы И блока управления, реверсивный счетчик 19 блока управления, счетчик 20

Джонсона, установочный триггер 21, пер- 35 вый, второй„,(п+1)-й формирователи 22.1, 22,2„.22,(п+1) блока управления и задающий генератор 23.

Устройство обнаружения оптических 40 сигналов работает следующим образом, За счет введения и блоков 4 обнаружения, каждый из которых содержит элемент

И 5 и счетчик 6, работающий в режиме вычитания, устройство обнаружения оптиче- 45 ских сигналов позволяет проводить компенсацию величины фоновой засветки и обнаружение полезного видеосигнала на промежутке времени, равном длительности выделяемого сигнала tu (фиг.4), Причем на- 50 чало работы каждой цепочки сдвинуто относительно предыдущей цепочки на время, равное tu/(n+1), где (n+1) — число блоков 4 обнаружения. Введение блока 8 вычисления, который выполняет функцию извлече- 55 ния квадратного корня из измеренной величины фоновой засветки, позволяет. уменьшить вероятность ложной тревоги и тем самым повысить достоверность обнаружения сигнала.

Блок 7 измерения фона предназначен для измерения усредненного значения фоновой засветки, определяемого за время, равное длительности накопления одноэлектронных импульсов в счетчиках 7, 6. Усреднение проводится с целью получения достоверной постоянной составляющей фона, Блок 7 измерения фона (фиг,2) содержит последовательно соединенные делитель 13 частоты и счетчик 14 импульсов. На вход делителя 13 частоты поступает импульсная последовательность с выхода элемента И 3, причем длительност разрешения поступления импульсов на вход блока 7 измерения фона будет кратна длительности обнаруживаемого сигнала tu, то есть k т„, где !<в коэффициент кратности. В этом случае имеется возможность усреднять импульсную последовательность фоновой засветки в течение времени k. tu и измерять его величину. Измеренная счетчиком 14 импульсов величина фона будет соответствовать величине, измеренной за длительность, равную т, С выхода блока 7 измерения фона информация параллельным кодом поступает на вход сумматора 9. Исходные состояния делителя 13 частоты и счетчика 14 импульсов определены как нулевые и устанавливаются по переднему фронту управляющего импульса t< (фиг,4).

Блок 8 вычисления (фиг.2), выполняющий функцию извлечения квадратного корня, содержит последовательно соединенные реверсивный счетчик 15, работающий в режиме вычитания, и суммирующий счетчик

16, причем выход реверсивного счетчика 15 соединен с установочным его входом, а информационный вход реверсивного счетчика

15 подключен к информационному выходу суммирующего счетчика 16. Импульсная последовательность с выхода блока 7 измерения фона (с выхода делителя 13 частоты) поступает на вход реверсивного счетчика

15, Блок 12 управления формирует последовательность управляющих импульсов, которые поступают на вторые входы элемента

И 3 и на (и+1)-й блок 4 компенсации фоновой засветки.

Задающий генератор 23 формирует последовательность импульсов, частота которой соответствует величине дискретизации интервала обнаружения сигнала. Выход генератора 23 подключен к первым входам элементов И 17 и 18, вторые входы которых подключены к входу устройства обнаружения, на который поступает сигнал "Обнаружение". Информационные входы реверсивного счетчика 19 подключены к входным ши1734235

В момент т, формируется разрешаюнам, к которым подключен код, соответствущий импульс, длительно сть которого равна ющий величине (к со), (k t ), r e k — коэффициент кратности, k)1, Блок у р к 12 и авления работает следую- . тц, где сц — длительность обнаруживаемого сигнащим образом.

5 ла, Коэффициент k определяет промежуток

В исхо ное состояние реверсивный

20 — времени, кратный длительности tu, за котосчетчик 19, л

9 счетчик Джонсона и устано- в ством ый должно произойти усреднение фоновои вочный триггер 21 приводятся посредством рыи должн а о ми емого по переднему составляющей, ее измерение р и импульса, формируемого по пе случайной составляющей пф, обусловфронту сигнала Об ру

10 ленной фоновой засветкой, Вычисление еве сивный счетчик 19 записывается код, 10 ленной оновои з рев р

20 и среднеквадратической величины осуществравный величине (k tu), а счетчик триггер 21 устанавливаются в нулевое со- ляется по формуле стояние, а = %

При поступлении сигнала "Обнаруже- аф= ф ние" открывается элемент И 17, Импульсы с 15 генерат р ратора 23 поступают на вход Реверсив блоком 8 вычисления. ()пос еного счетчика, вы к 19 вычитая хранящийся код За время длительностью (k tu) р д ия она и блока в (k tu). При этом пеРвый входной импУльс ством блока 7 измерения фона и лока в устана влив авливает тРиггеР 21 в единичное со- вычисления измеряются среднее значение стояние. Импульс на выходе ревеРсивного 20 ф и среднеквадратическое значен е ф ф счетчика 19 появляется по истечении вре- HQBQA 3BGBBTKvl менного интервала, равного (k tu). Этот импульс переводит триггер 21 в исходное Далее измеренные значения суммирусостоЯние. Таким обРазом фоРмиРУетсЯ Уп- ются в сумматоре 9 и хранятся там весь

25 равляющий импульс to (фиг.4), По окончании период обнаружения. формирования импульса с открывается элемент И 18, который пропускает импуль- Результат суммирования параллельным сы с задающего генератора 23 на вход счет- кодом поступает на информационные входы

Джонсона 20, Реакцией которого будет счетчиков 6.1...6.n+1 блоков 4.1,...4.п+1 обчика Джон овательное появление на его выхо- 30 наружения. Блок 12 управления в мо е менты последовательное и дахперепадаснизкогона высокийуровень. времени т, tn+1 (фи, В момент этого пеРепада фоРмирователи сы длительностью t которые сдвинуты

22,1...22,п+1 импУльсов фоРмиРУют УпРав- один относительно другого на период дисклвющие импУльсы длительностью Равной ретизации Дт . Эти сигналы последовательно разрешают прохождение одноэлектронtu

ЭпюРы, представленные на фиг.4, поЯс- ных импульсов через элементы И 5..„,п

ы И 5.1.„5,п+1 няют принцип деи ействия блока 12 Óïðàâëe- на входы счетчиков 6.1...6.ï+1, работающих ния, и и этом на фиг, 4а — сигнал с выхода в режиме вычитания, По переднему фронту генерато а неРатора 16 импульсов; на фиг. 4б — сиг- управляющих импульсов(с1...с„+1) проводитнал — на входах элементов И 17 и 18; на фиг. 40 ся запись кода по информационным вход ам

4 — Ременной интеРвал, фоРмиРУемый Ус счетчиков 6, Счетчики 6 в устройстве выполтановочным триггером 21 на фг. 4г, д, е — няютфункции компенсатора постояннон йсосигналы с выходов соответственно форми- ставляющей фона и порогового устройства.

22.1 22,1, 22.rI+1, Если число одноэлектронных импульсов за рователей и ло, записанДатчик1 одноэлектронных импульсов, в 4 длительность |ц превышает число, качестве которого может выстУпать, напРи- ное по информационным входам, то на вымер, диссектор, пРеобРазУет световой по- ходе формируется сигнал обнаружения, ток фона и объекта в последовательность которыйчерезэлементИЛИ10поступаетна одноэлектронных импУльсов, Формирова- регистрирующий блок 11. В противном слутель 2 сигнала усиливает входные импульсы 50 чае оставшаяся часть информации в счетчиР ет их по амплитуде. Далее им- ках вновь относится по приходу следующего л ка 12 и авлеая последовательность поступает на управляющего импульса с блока у р пульсная и л и е ставляет входы элемент элемента И 3 и на входы и+1 блока ния. Обнаруженный сигнал пр д собой пачку сигналов обнаружения, которая

При поступлении сигнала "Обнаруже- регистрируется блоком, в кач

" б 12 управления формирует на сво- рого может служить, например, устройство, их выходах последовательность УправлЯ- фиксирующее временнои момент ющих сигналов согласно вРеменной диаг- ния сигналов обнаружения с последующим рамме (фиг.4). их накоплением.

1734235

По окончании периода обнаружения устройство обнаружения оптических сигналов приводится в исходное состояние.

Формула изобретения

Устройство обнаружения оптических сигналов, содержащее последовательно соединенные датчик одноэлектронных импульсов и формирователь сигнала, элемент

И, первый вход которого соединен с выходом формирователя сигнала, а второй вход — с первым выходом блока управления, первый блок обнаружения, содержащий последовательно соединенные элемент И первого блока обнаружения и счетчик первого блока обнаружения, сумматор и регистрирующий блок, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия и достоверности обнаружения, введены и 1 блоков обнаружения, каждый из которых содержит последовательно соединенные элемент И блока обнаружения, первый и второй входы которого являются соответственно первым и вторым входами блока обнаружения и счетчик блока обнаружения, выход которого является выходом блока обнаружения, информационный и управляющий входы счетчика блока обнаружения являются соответственно третьим и четвертым вхо5 дами блока обнаружения, элемент ИЛИ, выход которого соединен с входом регистрирующего блока, а с первого по и-й входы соединены с выходами соответствующих блоков обнаружения, блок измерения фона, 10 первый вход которого соединен с выходом первого элемента И, первый выход — с первым входом введенного блока вычисления, а второй выход — с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с выхо15 дом блока вычисления, второй вход блока измерения фона соединен с вторым входом блока вычисления, с входом блока управления и является входом для сигнала "Обнаружение", с второго по и-й выходы блока

20 управления соединены с первым и третьим входами соответственно с и-1 по п-й блоков обнаружения, вторые входы которых соединены с выходом формирователя сигнала, а четвертые входы — с выходом сумматора.

1734235

О

4, Я;