高速摄像技术[精选].ppt

* 爆炸测试技术 EXPLOSION TESTING TECHNIQUE BEIJING INSTITUTE OF TECHNOLGY 第七章 高速摄影技术 本章主要内容 7.1 概述 7.2 高速摄影及分类 7.3 间歇式高速摄影仪 7.4 补偿式高速摄影仪 7.5 鼓轮式高速摄影仪 7 高速摄影技术 7.6 转镜式高速摄影仪 7.7 变像管高速摄影仪 7.8 高速摄像系统 7.9 摄影相关技术 7.10 高速摄影和摄像技术应用 7 高速摄影技术 高速摄影技术是用照相的方法拍摄高速运动过程或快速反应过程，它把空间信息和时间信息一次记录下来，具有形象逼真和动画效果。 高速摄影的“高速”指的是拍摄频率高，曝光时间短，扫描速率快，具备三者之一即可称为高速摄影。 7 高速摄影技术 1839年，世界上出现了第一台摄影机。 二战后，世界各国将高速摄影技术作为武器研究重要工具。 高速摄影技术先进国家：美国、英国、德国、前苏联、法国、瑞士、日本等。 1958年，我国一些学校、工厂、研究单位开始生产高速摄影机，1962年成立了专门的研究所。 目前，我国已经能够自制三十多种类型的高速摄影机。 7 高速摄影技术 7.1 概述 7.2 高速摄影及分类 7.2.1 高速摄影的描述 7 高速摄影技术 高速摄影是一种光学测量技术，利用光对物体的反射、透 射、折射、衍射等特性，观察事物的变化规律。 可见光、激光摄影利用光的反射、折射机理； X光摄影依据的是光的透射、吸收原理； 全息照相利用的是光的干涉和衍射理论。 图7.1 扫描和分幅摄影技术 扫描摄影技术：在一次曝光时间内将被测过程沿时间轴连续展开； 连续 一维 分幅摄影技术：在一次曝光时间内获得一幅二维图像，在多次曝 光中获得运动过程的变化状态。 间断 二维 7 高速摄影技术 描述一个高速流逝过程，总可以采用空间位置坐标x，y，z，和时间坐标t来表示，如: F (x，y，z，t) 若某一个过程可以用函数F(x,t)描述，则称为一维运动，这个 过程可以利用高速狭缝扫描摄影记录。 若某一过程可以用函数F(x，y，t)表示，则称为二维运动，相应地可以采用高速分幅摄影拍摄， 若某一过程可以用函数F(x，y，z，t)表示，则属于三维运动，相应的光学测试技术是高速分幅全息摄影。 7 高速摄影技术 高速摄影技术的整个过程包括： 7 高速摄影技术 光信息变换 信息传输 时间分解 信息记录和信息处理 7.2.2 高速摄影分类 7.2.2.1 记录方式分类 （1）分幅摄影 其拍摄的信息为一幅或多幅二维图像，与普通照片一样。连续拍摄的运动过程在时间上是间断的。 （2）扫描摄影 拍摄结果在一幅图像中，具有连续的时间坐标。 7 高速摄影技术 7.2.2.2 摄影速度分类 （1）快速 拍摄频率102～104幅/s，曝光时间10-3～10-5s，扫描速率10-3～10-1mm/μs。 （2）高速 拍摄频率104～106幅/s，曝光时间10-5～10-7s，扫描速率10-1～10mm/μs。 （3）超高速 拍摄频率＞106幅/s，曝光时间＜10-7s，扫描速率＞10mm/μs。 7 高速摄影技术 7.2.2.3 摄影仪工作原理分类 （1）间歇式 （2）光学补偿式 （3）鼓轮式 （4）转镜式 （5）变像管式 （6）固态数字式 7 高速摄影技术 7 高速摄影技术 图7.2 间歇式摄影机结构 7.3 间歇式高速摄影仪 7 高速摄影技术 图7.3 补偿式高速摄影机 7.4 补偿式高速摄影仪 输片速度 式中， 棱镜旋转速度 棱镜面数 幅距 7 高速摄影技术 图7.4 鼓轮示高速摄影机 (a)狭缝式；（b）转鼓分幅式 7.5 鼓轮式高速摄影仪 转镜式高速扫描摄影仪简称为扫描相机，由于它研究的是被测物体或反应过程沿某一特定方向的空间位置随时间变化的规律，从而得到反应过程在该特定方向运动的轨迹。这种摄像仪适合测量运动速度、加速度，同步性、时间间隔等参数。 7 高速摄影技术 图7.5 扫描型摄影光学原理 7.6 转镜式高速摄影仪 7.6.1转镜