Принцип действия факсимильных аппаратов

Лекция 27

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ФАКСИМИЛЬНЫХ АППАРАТОВ.

      Факсимильные аппараты предназначены для передачи изображения с помощью проводной или радиосвязи. В метеорологии они используются для передачи и приема метеорологических карт.

      Рассмотрим, каким образом изображение может быть передано с помощью электрического сигнала. Известные уже нам фотоэлектрические преобразователи - фотоэлементы, фотоумножители - дают  сигнал, информирующий об интегральной яркости приходящих на них потоков света. Если световой поток, отраженный от изображения-оригинала направить на фотоэлемент (ФЭ), будет получен сигнал, по которому невозможно восстановить детали, а можно лишь судить о количественном соотношении черных и белых участков изображения.

      Разобьем изображение-оригинал на малые участки, и будем подавать на ФЭ световой поток, отраженный от этих участков. Если такие элементарные участки достаточно малы, а количество их достаточно велико, то по полученным с ФЭ сигналам можно восстановить изображение. При этом, конечно, должна быть обусловлена очередность передачи сигналов от элементарных площадок.

      Размер  элементарных площадок должен, очевидно, быть таким, чтобы  человеческий  глаз не мог бы различить их при рассмотрении полученной копии. Установлено, что при рассмотрении чертежа с расстояния 30 см (обычное расстояние при чтении) глаз различает детали, размер которых не превышает 0.2 мм. Следовательно, если площадь  элементарных площадок будет более 0.2 · 0.2 мм , то полученная копия будет достаточно хорошей.

      Очередность передачи сигналов примем согласно закону строчной развертки. Первым передается участок в левом верхнем углу изображения, затем - участок, лежащий справа от него, и так далее до правого края изображения (см.рис.27.1). Такую совокупность участков будем называть строкой. Затем отступим на некоторое расстояние вниз и передадим следующую строку - также слева направо. Затем следующую строку, и так далее до нижнего края изображения.

 

      Введем определения некоторых терминов, которыми будем пользоваться в дальнейшем. Определение понятию "строка" мы уже дали.

      Шаг развертки - расстояние между соседними строками по вертикали (обычно в миллиметрах).

      Разрешающая способность аппарата - количество отдельных деталей (линий), которые можно различить на единице длины  принятой копии (в линиях на миллиметр).

      Растр - вся совокупность строк изображения, как оригинала, так и копии.

      Скорость передачи - количество строк, передаваемых в единицу времени (обычно в минуту).

    Очень важно синхронизовать прием и передачу сигнала. Иначе говоря, это означает, что сканирование по изображению-оригиналу должно осуществляться с точно такой же скоростью, как и сканирование записывающего устройства при построении копии. Более того – если в данный момент времени передается элемент, находящийся на определенном месте строки, то запись его должна осуществляться точно в том же месте строки. Это требование будем называть фазированием. Ясно, что для получения хорошей копии должны соблюдаться требования синхронизации и фазирования.

      Рассмотрим теперь блок-схему факсимильного аппарата (рис. 27.2).

 

   Главной системой в передающем аппарате является оптическая система. Она содержит источник света и другие оптические элементы, создающие световой пучок, освещающий элементарный участок изображения-оригинала. Отраженный от оригинала пучок света направляется на фотоэлемент или фотоумножитель. Система сканирования предназначена для обеспечения движения светового пятна или записывающего устройства по бумаге согласно закону строчной развертки (см. рис. 27.1).

   Система синхронизации и фазирования передающего устройства генерирует специальные импульсы в конце строки. Эти импульсы являются сигналами для приемного аппарата. Согласно им проводится фазирование работы аппарата, то есть «подгонка» начала и конца строк к левому и правому краю бумаги, на которой производится запись. Длительность фазирующих импульсов равна 1/18 от длительности строки.

   Рассмотрим одну из возможных оптических систем передающего аппарата (см. рис. 27.3).

 

   Световой пучок, создаваемый лампой (Л) отражается зеркалом (З₁), в центре которого имеется отверстие. Затем пучок фокусируется подвижным объективом (ПО) и проходит систему зеркал (З₂, З₃ и качающееся зеркало КЗ). Пучок сходится в пятно малого размера (около 2 мм в диаметре) на оригинале-изображении. Качающееся зеркало совершает колебательные движения так, что световое пятно перемещается слева направо по изображению, а затем моментально возвращается в левый край строки. В то же время изображение медленно передвигается в плоскости, перпендикулярной рисунку. Таким образом световое пятно сканирует изображение так, как показано на рис. 27.1. Подвижный объектив (ПО) предназначен для того, чтобы размер светового пятна на изображении оставался бы постоянным, несмотря на то, что оптический путь до краев и до середины изображения не одинаковый.

   Отраженный от малой области оригинала-изображения пучок света проходит тот же путь, затем попадает в отверстие  зеркала З₁ и далее идет на фотоумножитель ФЭУ. Перед фотоумножителем ставится диафрагма (Д), она пропускает только ту часть светового пучка, которая отражена от элементарного участка изображения размером 2·2мм. Таким образом обеспечивается достаточно высокая разрешающая способность передающего аппарата. ФЭУ преобразует оптический сигнал в электрический. Значит, от белых участков изображения сигнал максимальный, от черных – минимальный, или равен нулю. В дальнейшем, электроусилительный тракт, содержащий усилитель и модулятор, преобразует сигал в частотномодулированный, то есть черным участкам соответствует максимальная частота синусоидального сигнала, а белым – минимальная. В действительности используется еще более сложный вид модуляции – амплитудно-частотномодулированный сигнал, однако рассмотрение этого вида модуляции выходит за рамки данного курса.