3 Вимір параметрів телевізійної системи відображення інформації

3.1 Мета роботи

Вивчити конструкцію й роботу матричних систем відображення інформації (СВІ) на основі кінескопа, плазмового й рідкокристаличного дисплея.

Ознайомитися з методикою виміру основних параметрів і характеристик матричних систем відображення інформації.

3.2 Методичні вказівки до самостійної роботи студентів

Ознайомитися з лекційним матеріалом по даній темі, ознайомитися з лабораторною установкою й методикою виміру основних параметрів і характеристик матричних систем відображення інформації (МСВІ), використовуючи джерела [6...12].

Об'єктом дослідження в даній роботі є МСВІ, що призначена для перетворення відеосигналів в оптичне зображення за допомогою матриці дискретних пикселів. Оптична інформація представляється у вигляді двовимірного зображення. Методика дослідження включає встановлення функціональних залежностей між різними параметрами й характеристиками МСВІ.

3.3 Опис лабораторної установки

У лабораторній роботі в якості МСВІ використовується прийомна телевізійна трубка для чорно-білого або кольорового зображення - кінескоп. Загальні й номінальні дані досліджуваної трубки наведені в додатку в табл. А.1.

Лабораторний макет являє собою пристрій з кінескопом, джерелом живлення, генераторами кадрового й рядкового розгортання. Для виміру параметрів і характеристик трубки на передній панелі лабораторного макета виведені органи керування фокусування, яскравості, контрастності, струму пучка й ін.

3.4 Порядок виконання роботи

3.4.1 Вивчити лабораторний макет з досліджуваною МСВІ. Ознайомитися з органами керування макета.

3.4.2 Ознайомитися із загальними номінальними й електричними даними досліджуваної трубки.

3.4.3 Підключити макет до мережі ~ 220 В. Ручкою ЯСКРАВІСТЬ установити достатню для спостереження яскравість зображення на екрані.

3.4.4 Одержати на екрані приладу зображення шахового поля.

3.4.5 Зняти сімейство модуляційних характеристик досліджуваного кінескопа при трьох різних напругах на останньому аноді , тобто залежності при , де - струм катода, мкА; - поточне значення напруги на модуляторі, В; - напруга останнього анода електронно-оптичної системи (ЕОС), В.

Напруга модулятора змінювати ручкою ЯСКРАВІСТЬ, при кожному її положенні вимірюючи напругу на клемах і струм катода на клемах .

3.4.6 Розрахувати напруга запирання модулятора й модуляційну характеристику досліджуваної трубки для номінального режиму роботи, використовуючи напівемпіричні вираження (3.1) і (3.2)

_{, (3.1)}

_{, (3.2)}

де - напруга запирання модулятора, В;

- діаметр отвору в модуляторі, мм;

- товщина стінки модулятора, мм;

- відстань між катодом і модулятором, мм;

- відстань між модулятором і першим прискорювальним електродом, мм;

- струм катода, мкА;

- поточне значення напруги на модуляторі, В.

Дані розрахунку теоретичної залежності звести в таблицю.

3.4.7 Зняти сімейство яркостных характеристик при трьох значеннях напруги на останньому аноді . При переході до наступної напруги величина струму пучка й діаметр плями на екрані , тобто щільність струму в плямі , повинні бути незмінними для тих же :

_,

де - площа плями на екрані.

Виміру робити в безрастровому режимі. При цьому не слід допускати, щоб струм електронного променя перевищував значення, які зазначені в номінальних дані трубки.

Напруга на модуляторі змінювати ручкою ЯСКРАВІСТЬ. При кожному значенні напруги на модуляторі визначити яскравість непрямим методом (тобто люксметром вимірюємо освітленість).

Схема для виміру яскравості наведена на мал. 3.1.

Рисунок 3.1 – Схема для виміру яскравості

Впритул до світлового екрана 1 приставляємо плоский екран 2, що має отвір 3. На деякій відстані від екрана розташовується гальванічний фотоелемент 4 (звичайно люксметр). Знаючи освітленість у площині фотоелемента, створювану ділянкою світлової поверхні, що вирізьблюється отвором 3, визначаємо яскравість

_{, (3.3)}

де - середня яскравість ділянки поверхні, ;

- освітленість, обмірювана люксметром, лк;

- площа отвору в плоскому екрані, ;

- відстань від екрана до поверхні фотоелемента, м;

- сила світла, кд.

Поверхнева щільність світлового потоку зветься освітленість , виміряється в люксах (лк).

3.4.8 Зняти сімейство яскравісних характеристик при двох значеннях напруги на модуляторі . Розмір струму пучка й діаметр плями на екрані повинні відповідати п. 3.4.7.

3.4.9 За результатами р. 3.4.7 і 3.4.8 побудувати залежності яскравості (сили світла або просто показань фотоелемента люксметра ) від напруги на останньому аноді ЕОС і оцінити величину ступеня k у формулі Ленарда для яскравості, тобто

, (3.4)

де - постійна люмінофора;

- щільність струму в плямі, мкА/мм²;

- напруга на другому аноді ЕОС, В;

- потенціал гасіння , В.

3.4.10 Побудувати залежність світлової віддачі від напруги на останньому аноді ЕОС

, (3.5)

де - сила світла, кд;

- потужність пучка, що викликає світіння екрана, Вт;

- струм пучка, А;

- напруга на останньому аноді ЕОС, В;

- яскравість світіння екрана, кд/м²;

- площа світної поверхні, м².

3.4.11 Зняти залежності яскравості світіння (або показань люксметра ) від струму пучка для декількох значень діаметра плями при постійному значенні останнього анода. За результатами дослідження побудувати залежність яскравості світіння плями від щільності струму в пучку, тобто .

3.4.12 Розрахувати й побудувати залежності яскравості й світлової віддачі від щільності струму пучка, використовуючи співвідношення (3.4) і (3.5).

3.4.13 Виміряти контраст зображення залежно від напруги на модуляторі .

Контраст зображення на екрані електронно-променевої трубки - це відношення яскравості найбільш світлих ділянок зображення до яскравості темних ділянок, які відповідають замкненому електронному променю:

.

Величина контрасту за інших рівних умов буде залежати від розмірів і взаємного розташування темних і світлих місць зображення. Тому, говорячи про чисельне вираження контрасту, необхідно мати на увазі цілком певні умови вимірів. Розрізняють два види контрасту: контраст більших деталей зображення, що часто називають габаритний або повним, і контраст дрібних деталей - детальний контраст.

У даній роботі визначається габаритний контраст (мал. 3.2).

Рисунок 3.2 – Зображення для визначення габаритного контрасту

Зображення елементів для даних вимірів одержуємо від генератора шахового поля шляхом подачі ВЧ сигналу на вхід системи. Яскравість темних і світлих полів виміряється непрямим методом, описаним у п. 3.4.7.

Д етальний контраст найчастіше визначають як відношення яскравості рівномірного світлого поля до яскравості невеликої темної плями, розташованого в середині цього поля (мал. 3.3). За яскравість світлого поля приймається середнє значення, отримане із чотирьох вимірів з різних сторін від темного поля.

Рисунок 3.3 – Зображення для визначення детального контрасту

В ідеальному випадку яскравість темних полів, які відповідають закритому електронному променю, повинна бути рівної нулю, а контраст - нескінченності. Реально контраст значно знижується за рахунок ряду факторів: відбиття світла плями зовнішньою поверхнею дна колби (ореол), що залежить від кількості зерен люмінофора, які мають оптичний контакт зі склом; коефіцієнта відбиття люмінофора, ступеня поглинання світла склом колби, від опромінення люмінофора постійним джерелом світла й ін.

3.4.14 Визначити розподіл яскравості в плямі. Виміру робити в безрастровому режимі. У цьому випадку необхідно пляму повністю розфокусувати у центрі екрана. Ручкою ЯСКРАВІСТЬ домогтися початку зменшення розмірів плями. Це необхідно для зменшення впливу обмежуючих діафрагм на нормальний розподіл яскравості в плямі.

Величина яскравості залежно від поточної координати щодо центра плями визначається з використанням фотоелектронного помножувача (ФЕП).

Розфокусовану пляму варто зміщати відносно ФЕП, подаючи на котушки X постійну напругу. Отвір діафрагми ФЕП повинен бути не більше одного міліметра в діаметрі.

Розподіл яскравості визначається у відносних одиницях, тобто будується залежність

,

де - відносна яскравість;

- яскравість ділянки плями, віддаленого на від центра плями;

- яскравість у центрі плями.

Результати вимірів звести в таблицю.

3.4.15 Визначити роздільну здатність методом стиску растра.

Електронний промінь на екрані випробуваної трубки розвертається в прямокутний растр, що перекриває робочу поверхню екрана. Рядки й кадрові імпульси розгортання жорстко синхронізовані. Стискаючи растр шляхом зменшення амплітуди кадрового розгортання (ручка РОЗМІР КАДРУ), домагаються такого стану, коли рядки растра перестають бути помітними.

Роздільна здатність виражається максимальною кількістю помітних оком рядків, які укладаються на номінальній висоті растра й визначається зі співвідношення:

,

де - число рядків растра;

- висота растра, при якій у процесі його стиску рядки перестають бути помітними.

3.5 Зміст звіту

Звіт повинен містити:

- мету роботи;

- схему досліджуваної трубки;

- таблицю робочих параметрів досліджуваної трубки;

- таблиці й графічні залежності й при , при , і інші залежності відповідно до завдання;

- теоретичний розрахунок замикаючої напруги модулятора й модуляційної характеристики в робочому режимі трубки;

- результати вимірів контрастності зображення;

- результати вимірів роздільної здатності трубки;

- висновки.

3.6 Контрольні питання

1. Приведіть приклади модуляційних характеристик різних МСВІ. Зрівняєте їх по крутості, керуючий напрузі.

2. Чим відрізняється модуляційна характеристика кінескопа?

3. Які фактори впливають на замикаючу напругу модулятора?

4. Як здійснюється керування яскравістю в рідкокристаличній (РК) МСВІ?

5. Чим визначається значення яскравості в РК МСВІ?

6. Чому в кінескопах застосовують магнітне відхилення?

7. Від чого залежить чутливість по відхиленню магнітної системи, що відхиляє?

8. Як здійснюється розгорнення по кадрам і рядкам? Як виходить шахова картина на екрані?

9. Які бувають спотворення растра й форми плями в кінескопі? Причини їхнього виникнення й методи компенсації.

10. Що таке коефіцієнт нелінійності відхилення й від чого він залежить?

11. Для яких цілей форма струму в котушках, що відхиляють, змінюється з лінійної на S-образну?

12. Від чого залежить яскравість і контрастність зображення?

13. Як виміряється роздільна здатність у даній роботі?

14. Чим обмежена роздільна здатність у ЖК МСВІ?.

15. Як експериментально визначити чутливість трубки до відхилення?

16. Оцінити переваги й недоліки магнітного відхилення.

17. Пояснити принцип відтворення кольорових зображень у кінескопі.

18. Чим визначається спектр випромінювання екрана кольорового кінескопа?

19. Як відтворюється кольорове зображення в РК МСВІ?