CC BY
26
126
ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ И ПРИКЛАДНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
4. Выводы
В настоящем исследовании криптографический алгоритм был разработан с использованием концепции слияния генераторов псевдослучайных чисел со случайностью свойств ГПСЧ. Криптографический алгоритм служит двум целям, первая из них шифрования, а вторая ключ распределения и хранения; обе эти цели используют генетические операторы алгоритма.
Работа была выполнена с использованием C #; и MATLAB 7.8.0 используется как моделирования платформы. Эго было проверено во всех букв английского, русского и арабского языка и успешно работает. При тестировании предлагаемого метода, прояснилось, что это удовлетворяет нашей цели.
Список литературы:
1. Cryptography And Network Security Principles And Practice Fifth Edition William Stallings ISBN 13: 978-0-13-609704-4.
2. Cryptography and Data Security Edited by: Dorothy Elizabeth Rob, ling Denning PURDUE UNIVERSITY ISBN 0-201-10150-5.
3. Соколов А.В., Шаньгин В.Ф. Защита информации в распределенных корпоративных сетях и системах. - М., 2002.
МЕТОД КОНТРОЛЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ФОТОЧУВСТВИТЕЛЬНОЙ ПЗС-МАТРИЦЫ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ
© Ахполова Е.А.*
ОАО «РКЦ «ПРОГРЕСС», г. Самара
В докладе рассматривается проблема контроля работоспособности фоточувствительной ПЗС-матрицы, используемой в оптико-электронном преобразователе для дистанционного зондирования Земли с космических аппаратов. Предложен метод оценки функционирования по температурному полю поверхности микросхемы с использованием тепловизора. Описана структурная схема информационно-управляющей системы для определения технического состояния ПЗС-матрицы оптико-электронного преобразователя.
Ключевые слова приборы с зарядовой связью, оптико-электронный преобразователь, диагностика, контроль работоспособности.
Дистанционное зондирование Земли (ДЗЗ) представляет собой процесс, в результате которого собирается информация о территории, объекте или
Контрольный мастер.
Технические науки
127
явлении без непосредственного контакта с ним. Метод ДЗЗ основан на регистрации отраженного или собственного электромагнитного излучения участков поверхности в широком спектральном диапазоне.
Система дистанционного зондирования Земли включает в себя оптикоэлектронный преобразователь (ОЭП) с фотоприемным устройством на основе фоточувствительных приборов с зарядовой связью (ФПЗС), а также комплекс аппаратуры для преобразования и передачи информации [1].
К оптико-электронной аппаратуре предъявляются высокие требования по обеспечению надежности (Р = 0,998) в течение активного срока эксплуатации (не менее 5 лет), поэтому на протяжении всего технологического процесса изготовления перед производителем ставится задача по оперативному выявлению и устранению неисправностей, способных повлиять на качество выпускаемой продукции. Основную роль в полноценной работе ОЭП играет фоточувствительная ПЗС-матрица, которая принимает и преобразует движущееся световое изображение в цифровой сигнал. Таким образом, необходимо обеспечить диагностику функционирования микросхемы во время монтажа и испытания прибора.
Традиционные методы диагностики технического состояния ФПЗС основаны на измерении электрических и фотоэлектрических параметров (напряжение насыщения, зарядовая вместимость, эффективность переноса заряда, токи утечки и др.), что требует высокой квалификации исполнителей, использование большого числа специальной аппаратуры, а также занимает много времени.
При массовом производстве и большом числе диагностируемых элементов, вышеуказанные методы являются мало эффективными и обладают низкой достоверностью в связи с субъективностью оценок при определении состояния ФПЗС. Однако, известно, что при протекании электрического тока через микросхему около 90 % энергии в итоге превращается в тепловую.
Интенсивность теплового излучения микросхемы зависит от параметров материала и от возможного наличия дефектов в них. Наличие дефектов является причиной интегрального или локального искажения температурного поля. Это выражается в появлении температурных перепадов. Пространственно-временная функция этих перепадов определяется температурой тела, условиями его обмена с окружающей средой, теплофизическими и геометрическими характеристиками микросхемы и особенностями дефектов, а также временем в нестационарном режиме. Изменение характеристик отдельных участков, входящих в состав микросхемы, приводит к изменению его общих температурных характеристик.
Тепловая картина меняется из-за возникновения дефектов, которые влекут за собой перераспределение тепловых потоков в местах их локализации. В зависимости от расположения в объеме, размера и природы дефект в микросхеме ФПЗС проявляется по-разному. Локальный разогрев возможен по причине замыкания проводников, пробоя, изменений кристаллической струк-
128
ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ И ПРИКЛАДНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
туры светочувствительной поверхности и др. В местах скопления явных или скрытых дефектов возникают очаги с повышенным выделением тепла.
Таким образом, отклонение температуры поверхности микросхемы от допустимого значения свидетельствует об изменении ее технического состояния. По результатам анализа возможных причин отклонения температурного режима от допустимого делается вывод о работоспособности или неработоспособности ФПЗС матрицы. Для проведения температурной диагностики используются тепловизионный метод неразрушающего контроля.
При регистрации температуры с помощью тепловизора значение ее зависит от коэффициента теплового излучения и соответствует радиационным значениям объекта. Для преобразования измеренной температуры в истинные значения используется следующая формула:
tоб ~
1 --
s t, — t toe + — • -э +
V So6 )
об
э
где to6 - истинная температура объекта; t3 - истинная температура эталона; toc - истинная температура окружающей среды; t'o6, t'3 - радиационная температура объекта и эталона соответственно; s3 - коэффициент теплового излучения эталона; so6 - коэффициент теплового излучения объекта [2].
Сложность метода заключается в следующем: так как температура поверхности объекта зависит от излучательной способности, то возникает необходимость перерасчета измеренных температур в значение истинной температуры поверхности объекта. Для некоторых поверхностей излучательная способность неизвестна и может изменяться в процессе измерения. Данная проблема решается за счет помещения в поле зрения тепловизора эталонного источника температуры с известным значением коэффициента теплового излучения s3 и температуры t3, что позволяет провести калибровку прибора в процессе измерения.
Таким образом, сущность метода заключается в проведении сравнительного анализа измеренного значения температуры поверхности и расчетного значения, которое можно принять за эталон. В связи с погрешностями измерения, особенностями конструкции, допусками на теплофизические и электрические параметры микросхемы, то расчетное значение представляется в виде диапазона температур (рис. 1).
Область допустимых значений
___________17777 ;У7'7777-77~7Т7"771_____________________
/м fol /"max
Рис. 1. Область возможных значений температуры матрицы ФПЗС: to6 - измеренное значение температуры объекта; tmin, tmax - минимально и максимально допустимые значения температуры соответственно
Технические науки
129
Тогда, для исправного объекта должно выполняться условие:
t < t г < t
min — 1об — 1шах"
При этом попадание измеренного значения в указанный диапазон позволит сделать вывод о работоспособности или неработоспособности фоточувствительной микросхемы.
Для обработки информации и оперативного принятия решения о техническом состоянии ФПЗС необходимо автоматизировать процесс температурной диагностики. Структурная схема информационно-управляющей системы представлена на рис. 2.
Рис. 2. Структурная схема информационно-управляющей системы для температурной диагностики фоточувствительной ПЗС-матрицы
Устройство подачи управляющих сигналов представляет собой отладочную плату компании XILINX на базе ПЛИС Virtex-6, которая обладает широкими возможностями для разработки и отладки приложений высокоскоростных последовательных интерфейсов. Управление устройством осуществляется через ЭВМ благодаря программе контроля. Сигналы, подаваемые на объект диагностики, в данном случае ФПЗС-матрицу, позволяют имитировать ее штатную работу.
В качестве устройства регистрации теплового поля выступает тепловизор с оптико-механической системой сканирования. Основные узлы, из которых состоит прибор: оптическая система приема, оптико-механическая система сканирования, видеоконтрольное устройство, приемник излучения и усилительно-преобразовательного электронного тракта. Оптическая система создает изображение на приемнике излучения в виде контура объекта в инфракрасных лучах. Получение тепловой картины объекта обеспечивается
130
ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ И ПРИКЛАДНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
системой сканирования, затем с приемника усиливается и передается на индикатор.
В качестве устройства регистрации электрических сигналов выступает осциллограф, который позволяет получать диагностическую информацию о техническом состоянии объекта, используя электрические параметры сигнала (амплитуда, частота, и т.д.).
Устройство ввода диагностической и служебной информации, а также ЭВМ с программным комплексом и базой данных представляют собой человеко-машинный интерфейс с инженером-аналитиком, который следит за процессом диагностики и дает заключение о техническом состоянии фоточувствительной ПЗС-матрицы. При этом результаты испытаний сравниваются с заданными параметрами работоспособности в автоматическом режиме, а затем заносятся в базу данных. Регистрация информации о нештатных ситуациях при функционировании микросхемы и анализ причин возникновения отклонений в ее работе позволяет повысить надежность работы оптико-электронного преобразователя в целом, а также сократить время на диагностику ФПЗС.
Автоматизация контроля преследует цель повышения качества и эффективности контроля за счет увеличения точности решений, достоверности решений и уменьшения трудозатрат на его проведение [3].
Список литературы:
1. Бакланов А.И. Системы наблюдения и мониторинга: учеб. пособие / А.И. Бакланов. - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2009. - 234 с.: ил.
2. Ахполова Е.А. Использование метода термографии при диагностике оптико-электронного преобразователя [Текст] / Е.А. Ахполова // Материалы XX научно-технической конференции молодых ученых и специалистов. -Королев, 2014. - С. 148-149.
3. Евланов Л.Г. Контроль динамических систем [Текст] / Л.Г. Евланов. -М.: Наука, 1970.
КЛАССИФИКАЦИЯ ЗАДАЧ ПО РАБОТЕ С ИЗОБРАЖЕНИЯМИ
© Крупский А.С.*, Немеров А.А.*, Кулбаев С.С.*
Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, г. Томск
Событийно-управляемая архитектура - это парадигма, основанная на использовании событий как пусковых механизмов, которые ини-
Младший научный сотрудник.
