電視的基本原理及其在航空事業(yè)上的應用

張欲敏

電視，對于居住在北京、上海等地的人來說已經(jīng)不是陌生的東西了。不是嗎？我們曾經(jīng)從電視接收機的螢光幕上看到過天安門廣場上游行隊伍雄壯的場面，足球場上健兒們精彩的表演；欣賞過舞劇演員們優(yōu)美的舞姿和藝術(shù)家們動人的歌唱。的確，它將成為人們文化生活不可缺少的一種獨特的藝術(shù)形式了。作為廣播電視來說，確實是電視技術(shù)應用的一個重要方面。但是，電視的應用范圍比這更廣泛的多。

我們知道，用于工業(yè)上的電視，可以監(jiān)護鍋爐的安全和觀察爐內(nèi)燃料燃燒的情況。用于森林業(yè)中的電視，可以幫助護林人發(fā)覺和測定森林發(fā)生火災的地點和情況。在研究放射性元素和有毒的化學反應情況時，如果采用了電視，則完全可以避免對于科研工作人員身體健康的危害。

電視，不僅在民用事業(yè)中找到它的用途，而在軍用上更顯示了它的重要性。從空中偵察到海底探險；從警戒邊防到跟蹤導彈；從情報傳遞到炮火控制；它都作為一種重要的工具而出現(xiàn)。

上面所涉及到的也僅僅是電視應用的一小部分。隨著實踐與經(jīng)驗的積累，它的應用范圍還將日益擴大。本文只對電視在航空方面的應用加以簡略的介紹。同時為了讀者方便起見，我們也對電視的基本工作原理加以敘述。

1.電視的基本原理

電視的應用既然如此廣泛。那么，它到底是怎么一回事呢？簡單的說，電視就是把活動的圖像及其伴音通過電波傳送到遠的地方去。這樣，我們坐在家里便可以看到劇場里正在上演的節(jié)目；指揮員坐在指揮部里便可以看到飛機或偵察兵偵察來的情況。電視中伴音傳遞部分對于廣播電視來說當然是非常必要的。但是對于軍用電視來說則不一定那么必需。而且伴音部分的傳遞與一般無線電聲音廣播沒有多大區(qū)別。故不在這里敘述。下面只對圖像的傳遞的過程作簡略的介紹。

我們看某一件東西要用眼睛。眼睛之所以感到物體的存在，是由于光對人的眼睛引起不同程度的刺激而辨別物體的形象。但人的眼睛的視力是有一定限度的。它無法看到視界范圍以外的物體。電視的功能便是把視界范圍之外的物體的影像傳遞到視界范圍之內(nèi)。因為這一傳遞過程是用電波。故我們把這種傳遞圖像的設(shè)備稱為電視。

由此，電視的功能是把光的圖像轉(zhuǎn)變?yōu)殡姷男盘?。然后，把這電的信號傳遞到需要看到這一圖像的地方去(如偵察兵把偵察所得的圖像傳遞到指揮部……)。但是電信號是看不見的。故必需再把電信號轉(zhuǎn)變成光的圖像。所以，圖像傳遞的總過程是，由光到電、由電到光。由光到電是由發(fā)送設(shè)備來完成，而由電到光是由接收設(shè)備來實現(xiàn)。由于在轉(zhuǎn)換及傳遞過程中能量的損失是相當大的。所以，無論在發(fā)送設(shè)備或接收設(shè)備中都必須有放大電信號設(shè)備，以補償各方面的能量的損失。放大設(shè)備的原理與一般聲音廣播中完全相同。

把光的圖像轉(zhuǎn)變成電的信號是用一種叫做攝像管(圖1)的電子器械來完成。在攝像管中有一塊嵌鑲板，在它上面涂有光敏物質(zhì)。這種物質(zhì)在光的照射下，能夠發(fā)射出電子。而且發(fā)射出電子的數(shù)量是與光的強度成正比的。所以，當我們把物體的圖像經(jīng)過光學設(shè)備聚焦到嵌鑲板上時，則在嵌鑲板上由于各點所受的光的強度不同——相應于景像各點明暗程度的不同，轉(zhuǎn)化成為電的圖像。攝像管內(nèi)的電子束掃描到信號板，即可以把電的圖像拾取下來構(gòu)成電視信號。

圖1攝像管

1.消影脈沖2.燈絲3.陰極4.控制極5.電子槍的陽極6.行掃描與幅掃描的線圈7.行頻鋸齒電流8.幅頻鋸齒電流9.第二陽極10.物鏡11.光電嵌鑲板12.云母板13.金屬信號板14.電子束

但是，一幅圖像我們沒有辦法把它同時傳送出去。必須一點一點的傳送。否則，在接收點即無法使圖像再現(xiàn)。

任何一幅圖像，我們都可以認為是由許多像點拼湊而成的。(所謂像點即組成這幅圖像的基本單元)同樣，任何一幅圖像我們也可以把它分成許多像點。分割的像點數(shù)目愈多圖像也就愈清晰。關(guān)于這一點可以在顯微鏡下觀看圖片得到證明。

既然這樣，那么我們可以把投影到嵌鑲板上的圖像分割成無數(shù)像點。這些像點是按一定次序排列的。把像點的光強變成相應的電信號、并按一定順序傳遞出去。接收設(shè)備再把接收到的電信號還原成相應的光強的像點。并把它們按照原來的順序排列拼湊成原來的圖像。

把圖像按照一定的順序傳送，是依靠攝像管中的電子束(圖2)。

圖2電子束的掃描

前面談到當把景像投射到嵌鑲板上時，便形成了電子像。電子像的拾取是依靠電于束。當電子束打到那一點時，那一點的信號才能傳遞出來。所以，如果我們使電子束按照一定規(guī)律移動，例如：自左至右、從上往下。當掃完第一行后再回來掃第二行。這樣一直掃到最末一行。此后再回來重復以前的過程。利用這種掃描的方法我們可以把一幅圖像按照一定的規(guī)律，順序地傳遞出去。

由此可知，電子束要同時有兩個方向的移動。即在水平方向移動的同時要有垂直方向的移動。水平移動稱為行掃描。垂直移動稱為幅掃描。而且這兩種掃描之間要保持嚴格地關(guān)系——即在一次幅掃描中有一定次數(shù)的行掃描。這由專門的掃描發(fā)生器來完成。

從傳遞方式上可以看出一幅圖像不是同時傳送出去的。但在接收地點我們卻希望同時看到這幅圖像，看來這是矛盾的。不過，幸而眼睛的惰性自然地給我們解決了這個矛盾。

人的眼睛能把所看到的東西保持一段短暫的時間約1/30秒左右。如果在這段短暫的時間內(nèi)把圖像上的像點以一定順序發(fā)送出去，而在接收機的螢光幕上各個像點又以同樣的排列次序出現(xiàn)。那么，我們首先看到的像點在腦子里尚未消失，其余像點又依次出現(xiàn)，結(jié)果我們所看到的就如同這些像點同時出現(xiàn)一樣。應該指出這種傳送圖像的方法非常復雜。各個像點都有它一定的位置。播送時不能錯亂。否則，收到的圖像就將與原圖像不符。

把收到的電信號變成光圖像的工作由另一種稱為顯影管(圖3)的電子器械來完成。顯影管的幕面上涂有螢光物質(zhì)。這種螢光物質(zhì)受到電子轟擊時就能發(fā)光。而發(fā)光強度是與轟擊螢光屏的電子數(shù)目成正比。顯然，如果用接收到的電信號去控制顯影管中轟擊螢光屏的電子的數(shù)目，則在螢光屏上將出現(xiàn)與原來發(fā)射圖像相同的圖像，如果攝像管與顯影管的行、幅掃描能保持嚴格同步的話。而這種同步關(guān)系的保持是用專門的、稱為同步脈沖的信號來完成。

圖3顯影管的電跡

1.電視信號2.燈絲3.陰極4.控制極5.第一陽極6.聚焦線圈7.行頻鋸齒形電流8.幅頻鋸齒形電流9.電子束10.屏幕11.第二陽極

但是，當傳送活動的圖像時怎么辦呢？根據(jù)我們所熟知的電影的原理，如果每秒鐘放映25張拍成的連續(xù)活動影像的膠片，那么，我們在銀幕上所看到的演員的動作便會感到連續(xù)而自然，不會感到有跳動的現(xiàn)象。同樣，電視也以每秒25幅的速度來進行播送，就會得到同樣的效果。