專利名稱：光纖面板信息量測試儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學(xué)測試儀，特別是一種光纖面板信息量測試儀。
現(xiàn)有用于對光纖面板質(zhì)量檢驗的儀器主要有刀口響應(yīng)測試儀、鑒別率儀、傳遞函數(shù)儀、數(shù)值孔徑儀和有效通量儀。它們分別僅在某一特定的孤立方面根據(jù)對某一值的測量來反映光纖面板的質(zhì)量。較為常用并普遍認為相對合理的儀器是刀口響應(yīng)測試儀，如我國制造的DX-1光纖面板刀口響應(yīng)測試儀。它主要由一個光源系統(tǒng)、觀察系統(tǒng)、接收系統(tǒng)和電處理系統(tǒng)組成。其測試原理是在被測光纖面板的前表面上放置一條直刃刀片，當(dāng)光源照射光纖面板時，被刀刃阻擋部分的光纖面板后表面就會出現(xiàn)不同程度的光纖絲串光現(xiàn)象，這些串光量通過接收系統(tǒng)和電處理系統(tǒng)后就可得到相應(yīng)的串光值，也稱刀口響應(yīng)值。刀口響應(yīng)值越低，說明光纖面板傳遞圖像的質(zhì)量越好。這種儀器存在的問題有①只反映光纖面板串光量這一個性能指標(biāo)，不能說明光纖面板的其它傳像性能，因此不能全面評價光纖面板的質(zhì)量;②不能對不同類型、不同生產(chǎn)批次、不同指標(biāo)的光纖面板進行統(tǒng)一全面質(zhì)量比較，容易引起質(zhì)量判斷失誤;③測量時間長、數(shù)據(jù)復(fù)雜、效率低，一般測量一塊光纖面板需用一個小時左右。上述其它幾種儀器也大致存在著類似DX-1光纖面板刀口響應(yīng)測試儀的幾種問題。
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能綜合、準確反映光纖面板質(zhì)量且工作效率高的光纖面板信息量測試儀。
根據(jù)本發(fā)明制作的光纖面板信息量測試儀，其特征是由自由度數(shù)測試系統(tǒng)、信噪比測試系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和光電轉(zhuǎn)換控制器所構(gòu)成。本發(fā)明的構(gòu)思在于從光學(xué)信息論入手，通過對光纖面板自由度數(shù)和信噪比值的測量求出該光纖面板所傳輸?shù)男畔⒘?，從而表達光纖面板傳遞圖像的能力，客觀地評價出光纖面板的質(zhì)量。而自由度數(shù)和信噪比值的測量分別由本發(fā)明的自由度數(shù)測試系統(tǒng)和信噪比測試系統(tǒng)來完成。自由度數(shù)測試系統(tǒng)主要由一個白熾燈和聚光鏡組成的光源、鑒別率板、兩個對稱雙膠透鏡組成的中繼成像裝置、顯微物鏡和成像物鏡構(gòu)成的圖像放大裝置、攝像機、圖像監(jiān)視器和一個可在水平和垂直方向移動的圖像掃描裝置組成。其中鑒別率板是放置在圖像掃描裝置中可移動鑒別率板架上。本系統(tǒng)自由度數(shù)測量準確、客觀的關(guān)鍵是把圖案的鑒別用對比度這一個數(shù)字來表示。測試時，先將被測光纖面板放置在中繼成像裝置之后的樣品架上。當(dāng)白熾燈發(fā)出非相干光，經(jīng)聚光鏡后，均勻照射在鑒別率板上，鑒別率圖案經(jīng)中繼成像裝置后準確地成像在被測光纖面板的前表面上，再從光纖面板的后表面上輸出，經(jīng)圖像放大裝置后成像在攝像機的靶面上。其圖案一方面將在監(jiān)視器上顯示出來;另一方面，圖案由一個帶有Plus-85幀捕獲器的微處理機即數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進行采樣處理，計算出光纖面板在1Cm2內(nèi)的自由度數(shù)，并將它存入內(nèi)存。對于鑒別率圖案的選擇，操作者可通過操作數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)發(fā)出控制指令，經(jīng)光電轉(zhuǎn)換控制器中的地址譯碼器、雙向并行接口、分配器、功率放大器來控制圖像掃描裝置，使其能準確地按所給指令在水平或垂直方向移動鑒別率板，以得到所需的鑒別率圖案。對于光纖面板的隨機散斑影響，本發(fā)明是依靠數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)通過對二維的統(tǒng)計采樣來消除的。對于信噪比值的測量是在完成自由度數(shù)的測量后進行。信噪比測試系統(tǒng)主要是由穩(wěn)功率氦氖激光器、光電開關(guān)、擴束準直系統(tǒng)、小孔光欄、有大小兩個孔徑的可移動光欄、積分球和光電倍增管組成。其原理是在測試完光纖面板的自由度數(shù)后，再將被測光纖面板放置在信噪比測試系統(tǒng)的樣品架上，用輸出功率起伏誤差小于0.3%的氦氖激光束照明。當(dāng)可移動光欄位于大孔徑時，激光將依次通過小孔光欄、光纖面板和可移動光欄的大孔，進入積分球后光能量均勻彌散，再由光電倍增管進行探測，經(jīng)光電轉(zhuǎn)換控制器中的前置放大器、8位A/D轉(zhuǎn)換器、雙向并行接口、地址譯碼器后進入數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)測出一個全能量值。再使可移動光欄位于小孔徑，激光又依次通過小孔光欄，光纖面板和可移動光欄的小孔進入積分球，再由光電倍增管探測，經(jīng)過與前相同的路線后，在數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中又測得一個信號能量值。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)根據(jù)所測得的全能量值和信號能量值即可計算出了光纖面板的信噪比值，并存入內(nèi)存。在完成上述兩項測量工作后，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)會自動按已存入內(nèi)存的自由度數(shù)和信噪比值計算出光纖面板的信息量。信息量比特值的大小，就反映了光纖面板質(zhì)量的優(yōu)劣。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點是①“信息量”不但表征著光纖面板分辨圖像細節(jié)的能力，還表征著光纖面板傳遞圖像在分辨點上亮度層次豐富狀況。它是一個能全面代表光纖面板綜合質(zhì)量的科學(xué)指標(biāo)，克服了現(xiàn)有技術(shù)在測試中的片面性;②解決了對不同類型、不同生產(chǎn)批次、不同指標(biāo)的光纖面板的統(tǒng)一測試標(biāo)準問題，且測試手續(xù)簡化、測試效率和自動化程度高。大約20分鐘就可測試一塊光纖面板;③采用信息量指標(biāo)后，可以把光纖面板與各種通訊系統(tǒng)、成像及圖像傳輸系統(tǒng)(如收發(fā)報機、雷達、電子計算機數(shù)據(jù)傳輸線、語音設(shè)備、光學(xué)成像系統(tǒng)、全息片、X光片等)作統(tǒng)一單位(比特)的數(shù)量比較，這是現(xiàn)有技術(shù)所不能達到的。
本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)由以下實施例及附圖給出。


圖1是本發(fā)明提出的光纖面板信息量測試儀的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明提出的光纖面板信息量測試儀中的光電轉(zhuǎn)換控制器的結(jié)構(gòu)示意圖。
下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步詳細說明。
參照圖1，本發(fā)明主要由光源1、鑒別率板2、兩個對稱的雙膠物鏡構(gòu)成的中繼成像裝置3、顯微物鏡5和成像物鏡6構(gòu)成的圖像放大裝置、攝像機7、穩(wěn)功率氦氖激光器8、光電開關(guān)9、擴束準直系統(tǒng)10、小孔光欄11、可移動光欄12、積分球13、光電倍增管14、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)15、監(jiān)視器16、圖像掃描裝置17和光電轉(zhuǎn)換控制器18組成。參照圖2，光電轉(zhuǎn)換控制器18主要由地址譯碼器19、雙向并行接口20、分配器21、電流放大器22、功率放大器23、8位A/D轉(zhuǎn)換器24和前置放大器25組成。其中，分配器21的脈沖頻率大于2兆赫，電流放大器22的放大倍數(shù)大于60，功率放大器23的功率增益大于10分貝，前置放大器25的電壓放大倍數(shù)在10～100倍范圍可調(diào)。裝配時，光源1，鑒別率板2、中繼成像裝置3、顯微物鏡5和成像物鏡6構(gòu)成的圖像放大裝置、攝像機7是依次排列構(gòu)成自由度數(shù)測試系統(tǒng)，圖像掃描裝置17由兩個45BF005-Ⅱ型的反應(yīng)式步進電機，以及由步進電機帶動的兩個可分別在水平、垂直方向移動±3mm的精密導(dǎo)軌和鑒別率板架組成。步進電機與光電轉(zhuǎn)換控制器18中功率放大器23連接。中繼成像裝置3的倍率應(yīng)嚴格控制為1倍，使得鑒別率圖案線條間距不變地成像在被測光纖面板4上。顯微物鏡5和成像物鏡6之間為平行光束，它們所構(gòu)成的圖像放大倍率為25倍～35倍，使鑒別率圖案被攝像機7所分辨。為了對被測光纖面板4輸出的鑒別率圖案調(diào)焦，顯微物鏡5、成像物鏡6和攝像機7應(yīng)固定在一塊共同的底板上，此底板可對被測光纖面板4做粗略和精細兩種調(diào)焦。監(jiān)視器16與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)15相接，攝像機7的輸出線經(jīng)接口進入數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)15，將圖案顯示在監(jiān)視器16上，供操作者觀察。穩(wěn)功率氦氖激光器8、光電開關(guān)9、擴束準直系統(tǒng)10、小孔光欄11、帶有大小孔徑的可移動光欄12、積分球13和光電倍增管14也為依次排列組成本發(fā)明的信噪比測試系統(tǒng)，小孔光欄11和可移動光欄12均在一個放置被測光纖面板4的樣品架上，分別位于被測光纖面板4的前表面和后表面。小孔光欄11和可移動光欄12的中心均位于光軸上。小孔光欄11的孔徑為0.5mm，可移動光欄12可上下自由移動，其大孔徑為15mm，用來測全能量;小孔徑為1mm，用來測信號能量?？蛇x擇直徑φ＝160mm的積分球13與光電倍增管14相連，光電倍增管14有兩條外接線，一條接輸出電壓為-20～-1999伏內(nèi)可調(diào)的高壓穩(wěn)壓電源，一條與光電轉(zhuǎn)換控制器18中前置放大器25相連，信號由此進入數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)15，以便進行信噪比值的計算。
以上自由度數(shù)測試系統(tǒng)和信噪比測試系統(tǒng)可安置在一個共用的平臺上，各系統(tǒng)中的光學(xué)元器件均為制式元器件。自由度數(shù)測試系統(tǒng)和信噪比測試系統(tǒng)所用被測物均為同一塊光纖面板4，測量順序是光纖面板4先置于自由度數(shù)測試系統(tǒng)中測試。然后再置于信噪比測試系統(tǒng)中測試，兩系統(tǒng)的測試均由數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)15控制自動完成，并輸出測試結(jié)果。
權(quán)利要求
1.一種光纖面板信息量測試儀，其特征是由自由度數(shù)測試系統(tǒng)、信噪比測試系統(tǒng)、光電轉(zhuǎn)換控制器18和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)15所組成；其中(1)自由度數(shù)測試系統(tǒng)由一個白熾燈和聚光鏡組成的光源1、鑒別率板2、兩個對稱雙膠透鏡組成的中繼成像裝置3、顯微物鏡5和成像物鏡6構(gòu)成的圖像放大裝置、攝像機7、圖像監(jiān)視器16和一個由步進電機帶動的可在水平、垂直方向移動的圖像掃描裝置17組成；(2)信噪比測試系統(tǒng)由穩(wěn)功率氦氖激光器8、光電開關(guān)9、擴束準直系統(tǒng)10、小孔光欄11、有大小兩個孔徑的可移動光欄12，積分球13和光電倍增管14組成；(3)光電轉(zhuǎn)換控制器18由地址譯碼器19，雙向并行接口20、分配器21、電流放大器22、功率放大器23、8位A/D轉(zhuǎn)換器24和前置放大器25組成。(4)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)15是一個帶有Plus-85幀捕獲器的微處理機。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖面板信息量測試儀，其特征是自由度數(shù)測試系統(tǒng)中的中繼成像裝置3的倍率為1倍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光纖面板信息量測試儀，其特征是自由度數(shù)測試系統(tǒng)中的圖像放大裝置所構(gòu)成的系統(tǒng)倍率為25倍～35倍。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光纖面板信息量測試儀，其特征是信噪比測試系統(tǒng)中的小孔光欄11和可移動光欄12的中心均位于光軸上。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光纖面板信息量測試儀，其特征是信噪比測試系統(tǒng)中的小孔光欄11和可移動光欄12的中心均位于光軸上。
全文摘要
一種光纖面板信息量測試儀，其特征是由自由度數(shù)測試系統(tǒng)、信噪比測試系統(tǒng)、光電轉(zhuǎn)換控制器和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)組成。本發(fā)明是用“信息量”這一個量來表達光纖面板的傳像能力，客觀地評價光纖面板的質(zhì)量，解決了對不同類型、不同生產(chǎn)批次、不同指標(biāo)光纖面板的統(tǒng)一測試標(biāo)準問題，并可與各種通訊系統(tǒng)、成像及圖像傳輸系統(tǒng)作統(tǒng)一單位的數(shù)量比較，測試手續(xù)簡化，效率和自動化程度高，測試由數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)控制自動完成，并輸出測試結(jié)果。
文檔編號G01M11/02GK1051248SQ8910246
公開日1991年5月8日 申請日期1989年10月24日 優(yōu)先權(quán)日1989年10月24日
發(fā)明者陶純堪, 楊曉春, 游明俊, 余益吾 申請人:華東工學(xué)院