DE2526375A1

DE2526375A1 - Abtastgeraet fuer elektro-magnetische strahlung

Info

Publication number: DE2526375A1
Application number: DE19752526375
Authority: DE
Inventors: Austen John Fryer
Original assignee: Hawker Siddeley Dynamics Ltd
Current assignee: Hawker Siddeley Dynamics Ltd
Priority date: 1975-05-23
Filing date: 1975-06-12
Publication date: 1976-01-22
Also published as: DE2526375C3; SE7506495L; DE2526375B2; GB1511234A; SE404120B; FR2275088B1; US4013889A; FR2275088A1

Description

EIKENBERG & BRÜMMERSTEDT PATENTANWÄLTE IN HANNOVER

Hawker Siddeley !Dynamics Limited 240/614

Abtastgerät für elektro-magnetische Strahlung

Die Erfindung "betrifft ein Abtastgerät mit einer ein Gesichtsfeld abtastenden Detektorgruppe, deren Detektoren auf Änderungen der elektro-magnetischen Strahlung ansprechen, mit einer der Zahl der Detektoren entsprechenden Zahl von Video-Kanälen, wobei jeder Kanal elektrisch mit einem zugehörigen Detektor verbunden ist und einen wechselstrom-gekoppelten Verstärker zur Verstärkung des von dem zugehörigen Detektor empfangenen Signals enthält.

Derartige Abtastsysteme werden beispielsweise in Überwacbungssysteiiien verwendet, die im Infrarot-Spektrum arbeiten.

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Da die einzelnen Detektoren unterschiedliche Teile der Szene abtasten, sind ihre Ausgänge im allgemeinen unterschiedlich, und durch die Wechselstromkopplung wird bei jeder Abtastung eines Rasters eine allmähliche Aufladung auf unterschiedliche mittlere Spannungen bewirkt. Wenn ein Abbild der Szene mit hoher Katurtreue erzeugt werden soll, ist es erforderlich, die Zeitkonstanten der Wechselstromkopplung 30 lang zu bemessen, daß verhindert wird, daß die infolge der Wechselstromkopplungen aufgebauten Spannungsunterschiede so groß werden, daß sie im Verlauf einer Rasterabtastung wahrnehmbar werden. Am Ende jeder Rasterabtastung ist es daher notwendig, die durch die verschiedenen Kopplungen aufgebauten Ladungen auf einen gemeinsamen Wert zurückzuführen, während die Detektoren auf eine gemeinsame Bezugsstrahlungsquelle gerichtet werden. Somit sind alle Kanäle bei Beginn der nächsten Abtastung auf einen gemeinsamen Pegel zurückgesetzt, so daß bei Abtastung einer gleichmäßigen Stelle der Szene durch mehrere Detektoren das Abbild dieser Stelle bei der Anzeige ebenfalls gleichmäßig erscheint.

Es ist üblich, im Abtastgerät eine solche Bezugsstrahlungsquelle vorzusehen. Der Strahlungsausgang der Bezugsquelle kann jedoch manchmal stark von der vom Blickfeld empfangenen Strahlung abweichen, und unter diesen Umständen sind große Unterschiede zwischen den Detektorausgängen bei Betrachtung der Bezugsquelle und bei Betrachtung der Szene unvermeidbar. Wenn in solchen 3?ällen die Verstärkungen der einzelnen Detektorverstärker nicht genau gleich sind, unterscheidet sich der Anzeigeausgang, der bei Betrachtung der Bezugsquelle gleich gemacht wird,trotzdem bei Betrachtung einer gleichmäßigen Zone der Szene. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Schwierigkeit zu überwinden.

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Die gestellte Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß Mittel vorgesehen sind, um am Ende jeder Abtastung die Verstärkung der Verstärker in den Kanälen miteinander gleich zu machen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung bestehen die Mittel aus einer Bezugs-Wechselspannungsquelle, aus Schaltmitteln zur zeitweiligen Anschaltung der Weehselspannungsquelle an den Eingang aller Detektoren am Ende einer Abtastung anstelle des Ausgangs der entsprechenden Detektoren, aus regelbaren Dämpfungsmitteln in jedem Kanal zur Regelung der Verstärkung des zugehörigen Verstärkers, und aus einem Integrationsverstärker, der den Ausgang des an die Wechselspannungsquelle angeschlossenen Detektorverstärkers mit einem weiteren Bezugssignal vergleicht, ein etwa sich ergebendes Differenzsignal integriert und das integrierte Signal als Ireibsignal den Verstärkungs-Regelungsmittein zuführt, und dadurch die Verstärkung des Kanals derart verändert wird, daß das Differenzsignal zu Full wird.

Dei Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die Zeichnung zeigt einen Detektor 1, einen Detektor-Vorverstärker 2, einen Detektor-Hauptverstärker 3 und eine Verstärkungsregelschaltung (AGC) 4 für den Hauptverstärker.

Der Hauptverstärker 3 besitzt einen invertierenden Eingang 5» einen nicht-invertierenden Eingang 6 und einen Ausgang 7. Der Ausgang 7 ist mit einem Spannungsteiler-lTetzwerk verbunden, das aus zwei in Reihe geschalteten Widerständen r.· und rg besteht. Der Verbindungspunkt der beiden Widerstände

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r. und r₂ ist mit dem invertierenden Eingang des Verstärkers verbunden. Der nicht-invertierende Eingang 6 des Verstärkers empfängt Signale von einer Dämpfungsschaltung 8, die ihrerseits an eine umschalfbare Schaltung 9 angeschlossen ist, die entweder den Video-Ausgang vom Vorverstärker 2 oder ein 20 KHz-Bezugssignal von einer Eingangsklemme 10 liefert. Die Schaltung 9 kann eine Standard-Torschaltung in Form einer integrierten Schaltung sein (z.B. Siliconix Type Nr. DG188). Die Torschaltung 9 "besitzt zwei stabile Zustände. Beim ersten Zu— stand_>der einem ersten Spannungspegel am Toreingang 11 entspricht, wird da3 Video-Signal vom Detektor der Dämpfungsschaltung 8 zugeführt. Beim zweiten Zustand, der einem zweiten, dem Tor 11 zugeführten Spannungspegel entspricht, wird der Dämpfungsschaltung 8 das 20 KEz-Bezugssignal zugeführt. Der zweite Spannungspegel steht in Form eines Impulses am Ende einer jeden Abtastung an einer Klemme 12 an.

Die Dämpfungsschaltung 8 enthält eine zweistufige Setz- oder Einstellvorrichtung und besteht aus einer Reihenschaltung von zwei Widerständen r~, r, und einem parallel geschalteten Feldeffekttransistor (FET) 13, 14, in jeder Stufe. Die Verstärkungs-Regelungsschaltung 4 speist die Kondensatoren C^, C_ jeweils mit einer Gleichspannung ein, die somit stets an den entsprechenden Torelektroden der Feldeffekt-Transistoren 13, 14 vorhanden ist. Die Feldeffekt-Transistoren stellen veränderbare Widerstände dar, die parallel zum Eingang des Hauptverstärkers liegen.

Die Verstärkungs-Regelungsschaltung 4 enthält einen zweiten Verstärker 15 mit einem nicht reversierenden Eingang 16, einem reversierenden Eingang 17 und einem Ausgang 18. Der Aus-

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gang 18 ist mit den Kondensatoren O₁, C_ und mit den lorelektroden der Feldeffekt-Transistoren 13,14 über entsprechende Widerstände r^-, r^ verbunden. Ferner ist der Ausgang 18 mit dem nicht invertierenden Eingang 16 des zweiten Verstärkers 15 über einen integrierenden Kondensator C* verbunden. Der invertierende Eingang 17 des Verstärkers 15 ist mit einer Klemme 19 verbunden, an der ein Gleichspannungs-Bezugssignal ansteht.

Der nicht invertierende Eingang 16 des zweiten Verstärkers 15 empfängt ebenfalls ein Signal vom Ausgang des Hauptverstärkers 3 über eine Wechselspannungskopplung 20, einen Schalter 21 und eine negative Spitzenspannungs-Detektorschaltung 22 üblicher Bauart. Der Schalter 21 besteht aus einer üblichen Torschaltung, die in integrierter Schaltungstechnik auf dem Markt verfügbar ist. Dieser Schalter ist normalerweise während der Abtastperiode offen und in der Zeit geschlossen, in der das 20 KHz-Bezugssignal mit der Dämpfungsschaltung 8 verbunden ist, und er empfängt das Steuersignal über die Klemme 12.

Ein dritter Schalter 23 ist an den Verbindungspunkt der Wechselspannungs-Kopplungssehaltung 20 und den Ausgang des Hauptverstärkers 3 einerseits und an die Ausgangsklemme 24 angeschlossen. Dieser Schalter ist bei der normalen Abtastperiode geschlossen und geöffnet, wenn das 20 KHz-Bezugssig— nal an die Dämpfungsschaltung 8 angeschlossen ist, und er empfängt ferner das Steuersignal von der Klemme 12. Der Schalter 23 bildet eine dritte Torschaltung, die als Standard-Baustein ausgebildet sein kann (z.B. Silicones Type Hr. DG-184).

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Die Schaltung wirkt folgendermaßen. Während der Abtastung des Gesichtsfeldes empfängt der jeweilige Verstärker ein Video-Signal von seinem zugehörigen Vorverstärker über ein Einstell-Potentiometer 25, den Schalter 9 und die Dämpfungsschaltung 8 und liefert ein Ausgangssignal zur Klemme 24 über den Schalter 23. Während der Abtastung ist der Schalter 21 offen und der Schalter 23 geschlossen. Am Ende der Abtastung sprechen alle drei Schalter 9, 21 und 23 auf einen Impuls in der Leitung 12 an, so daß das 20 KHz-Bezugssignal nun der Dämpfungsschaltung 8 zugeführt wird, wobei der Schalter 21 geschlossen ist und dadurch der Verstärker mit dem gleichgerichteten Ausgang des Verstärkers 3 verbunden und der Schalter 23 geöffnet wird. Ein Unterschied zwischen dem an der Klemme 19 anstehenden Gleicbspannungs-Bezugssignal und dem Ausgang der Detektorschaltung 22 wird im Verstärker 15 integriert, und dessen Ausgang wird zur Rückstellung der Feldeffekt-Transistoren 13 und 14 derart verwendet, daß der Unterschied am Eingang des Verstärkers 15 vermindert wird. Am Ende des an der Klemme 12 zugeführten Impulses wird die Schaltung so zurückgestellt, daß das Video-Signal erneut dem Verstärker 3 zugeführt, der Schalter 23 geschlossen und der Schalter 21 geöffnet wird. Die Verstärkung des Kanals ist nun gleich der Verstärkung der entsprechenden anderen Kanäle, und das Gerät ist für die nächste Abtastung des Gesichtsfeldes vorbereitet.

Die Detektoren können so ausgewählt werden, daß sie für jeden beliebigen Teil des elektromagnetischen Spektrums empfindlich sind.

-Patentansprüche-

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Claims

Patentansprüche

(\J. Abtastgerät mit einer ein Gesichtsfeld abtastenden Detektorgruppe, deren Detektoren auf Änderungen der elektromagnetischen Strahlung ansprechen, mit einer der Zahl der Detektoren entsprechenden Zahl von Video-Kanälen, wobei jeder Kanal elektrisch mit einem zugehörigen Detektor verbunden ist und einen wechselstrom-gekoppelten Verstärker zur Verstärkung des von dem zugehörigen Detektor empfangenen Signals enthält, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, um am Ende jeder Abtastung die Verstärkung der Verstärker in den Kanälen miteinander gleich zu mächen.
2. Abtastgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel aus einer Bezugswechsel-Spannungsquelle (12), aus Schaltmitteln (9) zur zeitweiligen Anschaltung der Wechselspannungsquelle an den Eingang aller Detektoren (1) as Ende einer Abtastung anstelle des Ausgangs der entsprechenden Detektoren, aus regelbaren Dämpfungsmitteln (8) in jedem Kanal zur Regelung der Verstärkung des zugehörigen Verstärkers (3) und aus einem Integrationsverstärker (15) bestehen, der den Ausgang des an die Wechselspannungsquelle angeschlossenen Detektorverstärkers (3) mit einem weiteren Bezugssignal vergleicht, ein etwa sich ergebendes Differenzsignal integriert und das integrierte Signal als Treibsignal den Verstärkungs-Regelunsmitteln zuführt und dadurch die Verstärkung des Kanals derart verändert wird, daß das Differenzsignal zu Null wird.

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3. Abtastgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet» daß die regelbaren Dämpfungsmittel (8) in jedem Kanal eine zweistufige Schaltung enthalten, wobei jede Stufe einen in Reihe geschalteten Widerstand (r, "bzw. r.) und einen parallel geschalteten Feldeffekttransistor (13) "bzw. (14) aufweist, dessen Treibelektrode mit dem Ausgang des zugehörigen Integrationsverstärkers (15) verbunden ist.
4. Abtastgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge der Detektorverstärker (3) in den jeweiligen Kanälen am Ende jeder Abtastung über eine Gleichrichterschaltung mit dem Eingang des Integrationsverstärkers (15) verbunden werden.
5. Abtastgerät nach Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichrichterschaltung aus einem Wechselspannungs-Spitzendetektor besteht.
6. Verfahren zur Gleichmachung der Verstärkung von mehreren wechselspannungs-gekoppelten Video-Detektorverstärkerkanälen eines Überwachungssystems, das eine Gruppe von elektromagnetische Strahlung abtastenden Detektoren enthält, dadurch gekennzeichnet, daß am Ende jeder Abtastung ein gemeinsames, sinusförmiges Bezugssignal auf die Eingänge der Video-Kanäle gegeben und von den Ausgängen der Video-Kanäle erfaßt wird, daß das fetsgestellte Signal mit einem weiteren Bezugssignal verglichen wird, das eine vorgegebene gemeinsame Verstärkung darstellt, und daß in jedem der Kanäle mit einem auftretenden Differenzsignal ein entsprechendes Servo-Mittel angetrieben wird, das die Verstärkung in dem Kanal auf den gemeinsamen Wert einregelt.

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7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal, das das festgestellte sinusförmige Bezugssignal darstellt, eine negative Spitzenspannung ist.

Bs / dm

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