50万转/分电动转镜装置的原理与设计

本文介绍一种高性能、高指标的高速转镜装置—用交流电机驱动、弹性滚动增速机构增速的每分钟50万转的电动摩擦升速高速转镜装置。 在转镜式高速摄影机中,反射镜的转速直接影响摄影机的主要指标—摄影频率和时间分辨率。因此,研制高性能、高指标的高速转镜装置是研制转镜式高速相机的关键。     

三滚轮式高速转镜支承

转镜式高速摄影机中的转镜是当今世界上转速最高的机械装置。早期采用过气浮、油浮和磁浮轴承来作转镜支承,但都显得性能指标低、机构复杂、应用不便和价格偏高的缺点。笔者于1968年开始采用润滑三滚轮式高速转镜支承,经过多年的实践—提高—再实践,总结了这方面的一些经验,供有关科技人员参考。     

我国转镜式高速相机的发展和应用

我国转镜式高速相机的研制始于1958年,近三十年来,为了满足爆轰学、爆炸力学、等离子体物理和火花放电等方面研究工作的需要,研制了一系列不同性能的同步式、等待式扫描相机和分幅相机。其中包括两种铍镜扫描相机;具有特色的电机驱动摩擦增速机构;截面为等腰三角形的反射镜并成功地研制了以微处理机为核心的电控制台。同时对扫描速度、动态象质、时间分辨本领建立了相应的检测装置。     

介绍一种电动高速转镜装置

本文介绍了ZFD-50型转镜式分幅等待型高速相机所使用的高速转镜装置。此装置采用90SZ57型直流电机作为动力,通过一级齿轮升速,使镜面尺寸为33×27.4mm的正三角形截面转镜转速达11万转/分,超速运行可达20万转/分。1980年9月13日通过鉴定,经过二年多现场使用表明,该装置具有结构简单,操作方便,稳定可靠,好维修、嗓音低和寿命长等优点。得到用户的好评。     

转镜式高速扫描相机SJZ-30型铍转镜部件的研制与试验

本文介绍了转镜式高速扫描相机SJZ——30型铍转镜部件研制与试验情况。 用SJZ——30型铍转镜部件装备SJZ——15型转镜式高速扫描相机,使其转速由15×10~4r/min提高至30×10~4r/min,即转镜的扫描速度提高一倍,且提高了时间分辨本领和动态空间分辨率。     

转镜式高速相机扫描速度检测装置及不确定度评定

基于光电转换基本原理，设计并研制了用于转镜式高速扫描相机扫描速度的检测装置，包括均匀脉冲光源、精密双狭缝、超快响应光电转换器以及高带宽、高采样率数字示波器等。论述了检测装置的核心部件，用该装置实测了SJZ-15型转镜扫描相机名义扫速为4．5mm／μs的扫描速度，计算出了扫速不均匀性。按照国军标GJB3756，对检测装置的测量不确定度来源进行了分析，给出了该装置的不确定度评定方法及测量不确定度，对检测结果的评定表明，该检测装置的相对测量不确定度不大于0．1%，远低于目前转镜扫描相机的最大扫速不均匀性水平。实验证明，设计的检测装置具有很高的准确度和可靠性。     

转镜式高速相机与阴影装置或干涉装置结合的光学问题

本文叙述了转镜式高速相机与阴影装置或干涉装置最佳结合的光学条件,并给出了在最佳结合时光学参数应满足的关系式。当相机与阴影装置结合时,公式表明所能获得的最大画幅尺寸、衍射鉴别率、灵敏度三个技术指标之乘积为一常数,光学系统的设计应使这三个指标得到最佳匹配。最后叙述了适合与阴影装置或干涉装置结合的转镜式高速相机应具有的光学结构.     

GSJG相机的转镜驱动装置及其自动控制

长期来人们对高速转镜驱动装置进行了大量地研究。创造了多种不同的形式。GSJG转镜扫描相机采用普通市售电机和一套较为简单的结构在不抽真空的条件下,使钢转镜达到变形量允许的极限使用转速。经过长时间的频繁使用,结构可靠,性能良好。     

高速转镜的试验研究

本文叙述了高速转镜的试验研究所获得的结果和实际应用情况。 该文讨论了高速转镜在高速旋转时遇到的某些难题和解决方法。主要研究了转镜的驱动方法、转镜支撑、开速机构、转镜材料、光学镜面制作、真空技术、滑轮和喷咀、转镜截面形状的选择及测速方法等。     

50万转/分电动摩擦升速高速转镜装置

本文介绍一种用交流电机驱动、用弹性滚动增速机构增速的每分钟50万转的高速转镜装置。     

基于转镜跟踪目标的分析与计算

基于高速CCD相机主光轴的转镜弹道同步跟踪系统,研究了高速飞行弹丸飞行姿态和飞行速度的问题,利用转镜的反射原理和转镜运动规律,建立了转镜随弹丸运动的时空关系模型和转镜运动参数的数学模型,并推导转镜运动参数与弹丸飞行速度和弹道距转镜中心垂直高度之间的数学关系;在理论分析的基础上,用MATLAB分析了转镜视场内的弹道宽度随时间变化的规律以及转镜转角和角加速度随时间变化的规律,得到在某一时刻转镜视场的大小以及转镜参数的变化曲线;给出了转镜尺寸、扫描速率曲线和最大离散速度等主要参数的计算方法,分析了它们对整个跟踪系统的影响。针对系统设置参数为h=150 m, v=300 m/s时进行仿真,仿真结果表明本系统可实现对高速弹丸的同步跟踪。     

基于转镜同步跟踪系统的研究

为了研究高速飞行弹丸的运动姿态问题,提出转镜同步跟踪技术。在高速CCD相机主光轴方向放置一面转镜,将弹道线位置上飞行弹丸的运动姿态反射到高速CCD相机内实现同步跟踪。设计了基于高速CCD相机视场中点的转镜跟踪系统,建立了弹丸和转镜的运动模型,并利用MATLAB软件得到了其随时间变化的曲线,分析了相机和转镜空间位置对成像质量的影响。针对参数H=200 m,V=100 m/s,对系统存在的误差进行了分析,结果表明该系统可以实现对高速弹丸的同步跟踪。     

苏联高速摄影发展概况

在苏联,高速摄影装置的出现,可以追溯到1900年的沙皇俄国。当时出现了一台根据光学补偿原理、采用旋转透镜园盘制成的高速摄影机。后来,这类研究中断了很长时间,直到20年代,在个别研究单位和高等院校中又开始研制这类仪器,并吸取了外国的经验。     

转镜式高速相机在爆炸实验中的某些应用

本文介绍了转镜式高速相机在爆炸实验中的应用情况。阐明了这些相机使用时配备的各种主要附加装置,并举例说明了所得到的实验结果。     

等待型高速相机光学系统的研究

本文介绍了等待型转镜高速相机的一种新的光学方案。由于应用特殊的分光系统的排镜结构,相机不仅能直接进行分幅或扫描摄影,而且还可以通过简单的附加透镜实现与阴影(纹影)装置或干涉装置的结合使用,从而扩大了相机的功能。     

评价高速转镜的标准

高速转镜的线速度可表示为 V=π/(30)R_mn_m所以,用增加转镜回转半径R_m,或用提高转镜转速n_m的办法都可以使转镜的线速度增大。 用高等动力学、空气动力学和精密机械学有关理论进行分析和推导,得出了如下结果:     

机械转镜隔离器的光束位置复原特性研究

本文给出了运动光束位置复原的分析方法,对用于高功率激光核聚变实验装置的高速机械转镜隔离器的光束复原特性作了详细的讨论,并得到了光束复原应满足的条件.     

ZSK-29型铍反射镜高速涡轮

高速涡轮是高速摄影机中的核心部件,转镜式高速摄影机的发展取决于高速涡轮的发展。ZSK-29型相机是高速扫描摄影机,扫描相机的扫描速度主要取决于转镜的角速度。     

基于转镜的激光触发系统设计

 设计了一种新的基于转镜的光电触发装置。电机带动反射镜转动,形成转镜,激光光线经转镜反射形成扇形光幕,利用光电接收装置接收经被测目标和转镜两次反射的反射激光,产生触发信号,由采集模块对触发信号进行采样,将模拟信号转化为数字信号,并通过传输模块传送到被控设备,实现触发。     

激光导星共孔径偏振分光发射接收效率

利用同一个望远镜孔径完成激光的发射和接收，目前广泛采用的分光方式主要有半透半反镜分光、高速转镜分光和偏振分光等。其中，半透半反镜分光方式效率太低，高速转镜分光方式工程难度较大。偏振分光方式则较为简单，在一些实验装置中得到较多的使用。在地平式折轴望远镜上进行自适应光学瑞利激光导星技术研究，实验中发现，采用偏振分光方式进行激光的发射和接收(见图1)时，由于机架的方位和俯仰旋转带动反射镜做相应旋转，分光效率随着望远镜的方位角和天顶角变化会发生周期性的改变，使得在某些角度下几乎接收不到回光。