專利名稱：光纖面板信息量測試儀的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種光學測試儀，特別是一種光纖面板信息量測試儀。
現有用于對光纖面板質量檢驗的儀器主要有刀口響應測試儀、鑒別率儀、傳遞函數儀、數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對某一值的測量來反映光纖面板的質量。較為常用并普遍認為相對合理的儀器是刀口響應測試儀，如我國制造的DX-1光纖面板刀口響應測試儀。它主要由一個光源系統、觀察系統、接收系統和電處理系統組成。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不同程度的光纖絲串光現象，這些串光量通過接收系統和電處理系統后就可得到相應的串光值，也稱刀口響應值。刀口響應值越低，說明光纖面板傳遞圖像的質量越好。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，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量;②不能對不同類型、不同生產批次、不同指標的光纖面板進行統一全面質量比較，容易引起質量判斷失誤;③測量時間長、數據復雜、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光纖面板刀口響應測試儀的幾種問題。
本發明的目的是為了克服現有技術的不足，提供一種能綜合、準確反映光纖面板質量且工作效率高的光纖面板信息量測試儀。
根據本發明制作的光纖面板信息量測試儀，其特征是由自由度數測試系統、信噪比測試系統、數據處理系統和光電轉換控制器所構成。本發明的構思在于從光學信息論入手，通過對光纖面板自由度數和信噪比值的測量求出該光纖面板所傳輸的信息量，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量。而自由度數和信噪比值的測量分別由本發明的自由度數測試系統和信噪比測試系統來完成。自由度數測試系統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成的圖像放大裝置、攝像機、圖像監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。本系統自由度數測量準確、客觀的關鍵是把圖案的鑒別用對比度這一個數字來表示。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。當白熾燈發出非相干光，經聚光鏡后，均勻照射在鑒別率板上，鑒別率圖案經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據處理系統進行采樣處理，計算出光纖面板在1Cm2內的自由度數，并將它存入內存。對于鑒別率圖案的選擇，操作者可通過操作數據處理系統發出控制指令，經光電轉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，本發明是依靠數據處理系統通過對二維的統計采樣來消除的。對于信噪比值的測量是在完成自由度數的測量后進行。信噪比測試系統主要是由穩功率氦氖激光器、光電開關、擴束準直系統、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后，再將被測光纖面板放置在信噪比測試系統的樣品架上，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，經光電轉換控制器中的前置放大器、8位A/D轉換器、雙向并行接口、地址譯碼器后進入數據處理系統測出一個全能量值。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，經過與前相同的路線后，在數據處理系統中又測得一個信號能量值。數據處理系統根據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，并存入內存。在完成上述兩項測量工作后，數據處理系統會自動按已存入內存的自由度數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量的優劣。
本發明與現有技術相比，其顯著優點是①“信息量”不但表征著光纖面板分辨圖像細節的能力，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量的科學指標，克服了現有技術在測試中的片面性;②解決了對不同類型、不同生產批次、不同指標的光纖面板的統一測試標準問題，且測試手續簡化、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采用信息量指標后，可以把光纖面板與各種通訊系統、成像及圖像傳輸系統(如收發報機、雷達、電子計算機數據傳輸線、語音設備、光學成像系統、全息片、X光片等)作統一單位(比特)的數量比較，這是現有技術所不能達到的。
本發明的具體結構由以下實施例及附圖給出。


圖1是本發明提出的光纖面板信息量測試儀的結構示意圖。
圖2是本發明提出的光纖面板信息量測試儀中的光電轉換控制器的結構示意圖。
下面將結合附圖對本發明做進一步詳細說明。
參照圖1，本發明主要由光源1、鑒別率板2、兩個對稱的雙膠物鏡構成的中繼成像裝置3、顯微物鏡5和成像物鏡6構成的圖像放大裝置、攝像機7、穩功率氦氖激光器8、光電開關9、擴束準直系統10、小孔光欄11、可移動光欄12、積分球13、光電倍增管14、數據處理系統15、監視器16、圖像掃描裝置17和光電轉換控制器18組成。參照圖2，光電轉換控制器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的電壓放大倍數在10～100倍范圍可調。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構成的圖像放大裝置、攝像機7是依次排列構成自由度數測試系統，圖像掃描裝置17由兩個45BF005-Ⅱ型的反應式步進電機，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的精密導軌和鑒別率板架組成。步進電機與光電轉換控制器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焦，顯微物鏡5、成像物鏡6和攝像機7應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焦。監視器16與數據處理系統15相接，攝像機7的輸出線經接口進入數據處理系統15，將圖案顯示在監視器16上，供操作者觀察。穩功率氦氖激光器8、光電開關9、擴束準直系統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明的信噪比測試系統，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。可選擇直徑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伏內可調的高壓穩壓電源，一條與光電轉換控制器18中前置放大器25相連，信號由此進入數據處理系統15，以便進行信噪比值的計算。
以上自由度數測試系統和信噪比測試系統可安置在一個共用的平臺上，各系統中的光學元器件均為制式元器件。自由度數測試系統和信噪比測試系統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先置于自由度數測試系統中測試。然后再置于信噪比測試系統中測試，兩系統的測試均由數據處理系統15控制自動完成，并輸出測試結果。
權利要求
1.一種光纖面板信息量測試儀，其特征是由自由度數測試系統、信噪比測試系統、光電轉換控制器18和數據處理系統15所組成；其中(1)自由度數測試系統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構成的圖像放大裝置、攝像機7、圖像監視器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)信噪比測試系統由穩功率氦氖激光器8、光電開關9、擴束準直系統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轉換器24和前置放大器25組成。(4)數據處理系統15是一個帶有Plus-85幀捕獲器的微處理機。
2.根據權利要求1所述的光纖面板信息量測試儀，其特征是自由度數測試系統中的中繼成像裝置3的倍率為1倍。
3.根據權利要求1或2所述的光纖面板信息量測試儀，其特征是自由度數測試系統中的圖像放大裝置所構成的系統倍率為25倍～35倍。
4.根據權利要求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.根據權利要求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測試系統、信噪比測試系統、光電轉換控制器和數據處理系統組成。本發明是用“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量，解決了對不同類型、不同生產批次、不同指標光纖面板的統一測試標準問題，并可與各種通訊系統、成像及圖像傳輸系統作統一單位的數量比較，測試手續簡化，效率和自動化程度高，測試由數據處理系統控制自動完成，并輸出測試結果。
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 優先權日1989年10月24日
發明者陶純堪, 楊曉春, 游明俊, 余益吾 申請人:華東工學院