По странному стечению обстоятельств я уже довольно давно занимаюсь измерениями различных параметров приборов. Сначала это был выходной контроль стендов МЭЛ-2 и МФЛЭМ-1, разработанных на кафедре ТОЭ в МИРЭА(ту), затем контроль параметров приборов на пластинах и совсем недавно я занимался вопросом контроля параметров ФПЗС (фоточувствительных приборов с зарядовой связью) на предприятии ФГУП НПП «Пульсар».
Под катом я расскажу Вам о том, как проводилась автоматизация измерений параметров.
Ранее на предприятии измерения проводились с помощью телевизионных и осциллографических методов. Для линеек (грубо говоря, одна строка матрицы) такие методы были просты и удовлетворяли требованиям точности и т.п.
Но потом начали появляться матрицы. Для первых матриц маленького разрешения такие методы еще кое-как подходили, хотя осциллограф мог выделить лишь одну строку матрицы, считать становилось сложнее, дольше и т.п. Например, чтобы посчитать среднее квадратическое напряжение шума, надо было иметь значение напряжения каждого фоточувствительного элемента, причем требовалось от 50 до 128 (по ГОСТу) кадров, после чего эти данные еще требовалось обработать. Все это занимало много времени, а в сложныхвычислениях легко было ошибиться.
Поэтому было принято решение перейти к автоматизированным цифровым измерениям.
На данный момент я уже не работаю на «Пульсаре» и к сожалению, у меня не сохранились фотографии стенда, который использовался для этих измерений. Однако, я готов показать схему стенда:
В сущности — простое устройство. Условно разделяем на блок задания оптического режима, блок задания электрического режима и блок проведения измерений, включающий компьютер и АЦП.
Целью всего действа было написание программного обеспечения для данного стенда, которое позволяло бы быстро, просто и эффективно проводить измерения основных фотоэлектрических характеристик матричных ФПЗС.
Не буду утомлять читателей исканиями, математическим аппаратом и прочим, опишу лишь самое главное.
Перечень характеристик, их описание, формулы есть в ГОСТе 28953-91 «Приборы фоточувствительные с переносом заряда. Методы измерения параметров»
В качестве АЦП был использован модуль Л-Кард Е20-10 (по той простой причине что он, во-первых, уже имелся в лаборатории, во-вторых — достаточно дешев).
Программное обеспечение реализовывалось на C++ builder
Все задачи, стоявшие передо мной, были выполнены.
В этой статье я постарался очень кратко познакомить Вас сосвоим опытом перехода от аналоговых к цифровым измерениям фотоэлектрических параметров, имею очень ограниченный бюджет и минимум знаний по программированию. В целом, я считаю, работа была проведена хорошая, т.к. все цели достигнуты, но одновременно с этим видны перспективы данного метода — можно оптимизировать алгоритмы, добавлять другие модули АЦП, измерять другие параметры приборов, переход к полной автоматизации с использованием управления освещенностью и фокусировкой самой программой.
Под катом я расскажу Вам о том, как проводилась автоматизация измерений параметров.
Начало
Ранее на предприятии измерения проводились с помощью телевизионных и осциллографических методов. Для линеек (грубо говоря, одна строка матрицы) такие методы были просты и удовлетворяли требованиям точности и т.п.
Но потом начали появляться матрицы. Для первых матриц маленького разрешения такие методы еще кое-как подходили, хотя осциллограф мог выделить лишь одну строку матрицы, считать становилось сложнее, дольше и т.п. Например, чтобы посчитать среднее квадратическое напряжение шума, надо было иметь значение напряжения каждого фоточувствительного элемента, причем требовалось от 50 до 128 (по ГОСТу) кадров, после чего эти данные еще требовалось обработать. Все это занимало много времени, а в сложныхвычислениях легко было ошибиться.
Поэтому было принято решение перейти к автоматизированным цифровым измерениям.
Описание стенда
На данный момент я уже не работаю на «Пульсаре» и к сожалению, у меня не сохранились фотографии стенда, который использовался для этих измерений. Однако, я готов показать схему стенда:
В сущности — простое устройство. Условно разделяем на блок задания оптического режима, блок задания электрического режима и блок проведения измерений, включающий компьютер и АЦП.
Постановка задачи
Целью всего действа было написание программного обеспечения для данного стенда, которое позволяло бы быстро, просто и эффективно проводить измерения основных фотоэлектрических характеристик матричных ФПЗС.
Решение
Не буду утомлять читателей исканиями, математическим аппаратом и прочим, опишу лишь самое главное.
Перечень характеристик, их описание, формулы есть в ГОСТе 28953-91 «Приборы фоточувствительные с переносом заряда. Методы измерения параметров»
В качестве АЦП был использован модуль Л-Кард Е20-10 (по той простой причине что он, во-первых, уже имелся в лаборатории, во-вторых — достаточно дешев).
Программное обеспечение реализовывалось на C++ builder
Итоги
Все задачи, стоявшие передо мной, были выполнены.
- Было написано ПО, которое позволяет измерять десяток основных параметров матричных ФПЗС. Причем нет никаких ограничений на количество фоточувствительных ячеек в приборе — это может быть и линейка в 128 точек, так и матрица больше 500 на 500.
- Существенно повышена скорость проведения измерений. Теперь все параметры, кроме одного (среднего квадратического напряжения шума), измеряются в течении долей секунды.
- Программная часть комплекса дружелюбна к пользователю и не требует обучения персонала. При запуске программы она автоматически подключается к модулю АЦП, после чего сообщает о готовности и предлагает выбирать необходимые параметры и свойства (например, строить ли гистограмму выходного сигнала). Затем программа начинает измерения, предлагая пользователю регулировать освещенность прибора (это необходимо в тех случаях, если измеряются последовательно выходной и темновой сигнал, напряжение насыщения), после чего открывается готовый к печати отчет в формате Microsoft Word.
- Повышена точность проводимых измерений.
Заключение
В этой статье я постарался очень кратко познакомить Вас сосвоим опытом перехода от аналоговых к цифровым измерениям фотоэлектрических параметров, имею очень ограниченный бюджет и минимум знаний по программированию. В целом, я считаю, работа была проведена хорошая, т.к. все цели достигнуты, но одновременно с этим видны перспективы данного метода — можно оптимизировать алгоритмы, добавлять другие модули АЦП, измерять другие параметры приборов, переход к полной автоматизации с использованием управления освещенностью и фокусировкой самой программой.