关于高速摄影系统的信息量

本文分别讨论了狭缝扫描高速摄影系统、分幅高速摄影系统以及网格高速摄影系统的信息量计算公式.在讨论分幅摄影系统时,指出了光快门作用对空间自由度的影响.     

微光高速电影摄影

低照度、低对比下的高速摄影不断增长的需要促进了新型摄影系统的发展,其中在镜头与高速运动胶片之间加入象增强器所构成的微光高速摄影可使摄影的灵敏度有显著的提高。它具有高光增益、高成家质量的优点。同时由于高速电子快门取代了机械快门,使此类摄影系统面目一新。由于高的光增益,使此摄影系统的信息记录能力大大增加,高速摄影的信息量I为: I=PFn²[log₂(1+SN)]g^2/3其中g=t_p/t_e((时间间隔)(曝光时间))当采用微光高速电影摄影时,它的信息量Γ为: Γ=PFn′²[log₂(1+S/N)](Gg)^2/3 I′/I=(n′/n)²G^2/3G通常为5×10到10⁴倍本章讨论了微光高速摄影系统中主要器件和主要技术。介绍了国外此摄影系统的发展水平与动向以及我国的应用前景。     

利用二代象增强器作为光快门实现单幅高速摄影

利用二代象增强器实现光快门的作用是首次有益的尝试。我们使用了国产2C130型象增强器,在其适当电极上以脉冲进行控制,从而实现曝光时间为控制脉冲宽度的单幅高速摄影。     

用高速摄影和脉冲同轴全息照相联合诊断微射流

 针对强冲击载荷下金属材料的微物质喷射中微射流的实验研究,提出了高速摄影与脉冲同轴全息照相联合诊断的测试方案,并组建了由微射流产生装置、高速摄影系统、脉冲同轴全息照相系统和高精度时序控制同步系统组成的测试系统。动态实验结果表明,高速摄影和脉冲同轴全息照相联合诊断微射流能在一次实验获得微射流的发展图像和微射流头部低动态模糊图像。     

爆轰试验中高速摄影控制及闪光装置改进

研究爆轰试验高速摄影中,闪光灯和摄影机快门失灵引起试验失败问题,提出对试验操控装置和闪光灯电源改进措施。首先,在实验操控上增加防止仅雷管起爆的逻辑控制,并采用集中控制,分布检测设计;其次,在闪光氙灯电源中,采用伪火花开关和多节LC(电感-电容)脉冲形成线技术,解决氙灯存在的自闪、不引燃和光强不均。此外,还解决了装置研制中遇到的电磁干扰、同步引燃等问题。通过改进,有效地防止了爆轰试验中高速摄影光学影像丢失情况和底片曝光不均匀现象,介绍了主要元件、线路和系统、实验结果及研制过程。     

双近贴管毫微秒单幅相机

作为一种二维图像的快速记录仪器,双近贴管单幅高速摄影机以其独到的优点在高速摄影领域己越来越受到人们的重视。我们采用了本所研制的高速选通双近贴管,有效画幅尺寸≥φ25mm;采用了雪崩管作为快门电路的开关元件。相机增益分8档可调,     

一种高光增益微光高速电影摄影机

微光高速摄影是为适应低照度、低对比下的高速目标的摄影而发展起来的一种高速摄影。它是在摄影镜头与高速运动的胶片之间耦合象增强器,从而使摄影系统在照度、对比极低的条件下工作,它具有极高的光灵敏度和高成象质量。因此引起人们的重视。     

全息相干快门超高速摄影初步研究

本文利用全息飞光记录的方法实现了全息相干快门超高速摄影。用CPM染料激光器输出的亚皮秒级超短激光脉冲,记录了光波聚焦的动态过程,同时提出了这种新技术分幅频率的计算方法,文中所述实验的分幅频率为10¹²f/s,达到了目前高速摄影的最高水平。     

神龙一号参数测量用高速两分幅相机

采用长焦距镜头的后工作空间全口径分光原理,利用门控型像增强器、CCD相机、基于大规模可编程集成电路的高速快门控制触发系统等部件,研制了具有较高时间分辨能力和高灵敏度的两分幅高速相机,并在此基础上建立了束参数的高速测量系统。两分幅相机的最高快门速度约3 ns,幅间间隔时间则具有以0.5 ns的步进进行调节的能力;快门时间及幅间间隔时间可以分别独立调节,最大可到1 s;同时具有较好的线性度和空间响应的均匀性,等效背景噪声低到约5 electronspixel-1s-1,并且分幅相机灵敏度调节范围大。该系统一次可以拍摄两幅图像,图像阵列可达到1 0241 024,满足神龙一号的各种测量要求。     

KKKM-Ⅱ型快门开启时间的测定及问题讨论

在转镜式高速摄影机中,常常有电磁式保护快门和防止底片重复曝光的爆炸快门。但在很多场合仅仅有上述两种快门仍然不够。譬如:当摄影环境很亮时;或者目标发光较弱,甚至为非自发光而需要有持续发光的转动照明系统时,开启时间大于10毫秒的电磁式快门就显得太慢了,这时就要有一种能在拍摄之前几十微秒时间内迅速打开的快门。因此,快门快开的作用;一是可以大大减小杂散光的影响二是扩大了相机的使用范围。     

高速摄影中的延时技术

高速摄影技术被称之为时间放大技术,因此,显而易见,时间同步是一个经常遇到的重要问题。无论在高速摄影机的设计或使用中,都会遇到这一问题。例如:转镜式高速摄影机中快门动作与转镜位置的“同步”,闪光光源与快门动作的“同步”……。要求不一,情况各异。这些问题如不能得到很好解决,轻则影响摄影机的使用,重则导致工作不正常。     

高速摄影手段测定运动加速度的精度探讨

高速摄影作为一种定量检测手段,常常用于测定运动,物体的位移、速度、加速度等。高速摄影的测定精度受限于各种因素,特别是摄影系统的综合分辩力的限制,使得高速摄影的测定精度受到了局限。     

获取高速运动目标清晰图象的方法和装置

目前的高速摄影象机大多由CCD摄象机以及外加的机械快门或电子快门组成若能直接开发CCD本身的电子快门特性而不再需要外加快门,将会受到人们欢迎。 本文提出了开发CCD自身快门特性的方法:即从缩短摄象机每场的“有用光积分”时间入手,使缩短的场积分脉冲起电子快门作用。与此同时须采用“底板清洗”方法清除掉每场中除“有用积分”之外的其余时间的“无用积分”电荷,使“有用积分”电荷建立在清洗过的洁白的底板上。从而实现将普通CCD摄象机改为自带电子快门的高速摄象机。 对新开发的高速摄象机的性能作了分析之后,提出了两个应用实例。特别是利用本摄象机拍摄高速旋转体时,可以直接获得旋转变得缓慢甚至相对静止的清晰图象,而不再需要借助录相机进行快拍慢放     

值得讨论的两个问题

(一)关于高速喷射气体的摄影探讨 在拍摄一个军用自动灭火系统动态试验中,有一项灭火瓶喷射状态参数测定的高速摄影。其目的是利用高速摄影分析灭火系统的起爆时间、灭火剂有效喷射时间,(均是毫秒级)以检验该系统的实际战术指标。     

帘幕式CMOS全局曝光成像技术

为了消除面阵CMOS航空相机高速成像时帘幕快门效应对成像质量的影响,分析了CMOS成像原理,开展了基于高速中心式机械快门与面阵CMOS图像传感器协同工作的全局曝光成像模式研究.建立了该成像模式下的航空高分辨率成像系统的信噪比模型与前向像移模型,并基于信噪比模型与前向像移模型论证存在合理的曝光时间参数.设计了体积小、质量轻、电驱动、曝光时间可准确控制的高速中心式机械快门,最短曝光时间可达1/2 000s,快门效率最高达80%.对采用自主研发的国产CMOS图像传感器的航空摄影相机参数进行验证计算,并进行直升机载人带飞拍摄实验.影像结果表明:该成像模式曝光时间参数论证正确,影像无拉伸、扭曲及拖尾现象,相机动态传递函数为0.21(奈奎斯特截止频率处),能够满足实际应用需求.     

一种新型选通象增强高速电影系统

为了实现对“弱、小、多、快”目标的跟踪测量,我们研制了一种选通象增强高速电影摄影系统。它是集激光象增强技术、激光照明技术、电子选通技术及高速电影摄影技术于一体的新型系统,它具有光增益高,成象质量好,可探测距离远等特点。 该系统采用了带选通的二代象增强器;采用了电子快门,其曝光时间在1μs—300μs可调,频率在1—100帧/秒可调;采用了非透镜耦合的方式,解决了胶片与耦合面板之间的静电放电问题,以及高速运转时它们之间的磨擦问题,采用了小数值孔径耦合面板,改善了耦合分辨率,采用了高性能的间歇输片机构,实现了胶片的高速间歇运动。 本文还介绍了该系统的静态和动态测试结果,以及在激光照明下的测试结果。     

皮秒级X射线分幅相机

X射线皮秒分幅摄影以高速光电子技术为基础,拍摄物体X射线辐射的两维空间分布在皮秒时间量级内的变化,用X射线变象管实现皮秒快门功能。从七十年代开始,国内外有关单位都先后开展了这一技术的研究,但到目前为止,还未见到有X射线皮秒分幅相机的商品出售。1985年以来,西安光机所开     

高速摄影在弹道测试中的应用

高速摄影是研究高速运动现象的重要工具,尤其对兵器研究中众多高速迅变现象的观测,它可以给出满意的信息。本文介绍利用调Q红宝石脉冲光源的D ZC-Ⅱ型新型弹道测试系统,介绍该系统的结构性能、主要部件、摄影方法等,以及由该系统对五六式,7.62mm弹道枪弹在外弹道,终点弹道不同瞬态进行高速摄影所获得的重要图片。     

介绍一套组合式激光高速摄影机及其应用

这套组合式激光高速摄影机是由两台GSJ型高速摄影机、一台序列脉冲激光器、一台同步机和两个高压脉冲发生器、两个粉末快门组合而成的。由于这个组合使高速摄影机的性能大大地扩展了,它不仅可拍摄自发光的快速过程也可拍摄非自发光的快速过程;既可分段测试同一快速过程又可做不同角度的立体高速摄影。更加突出的是可利用     

超高速高性能门控型三分幅相机

针对~108帧/秒或更高速度上的超高速分幅摄影,采用一种成像质量较好的基于会聚光中分光的全口径分光原理,利用具有高速快门控制功能的像增强器、冷却型科学CCD相机、基于大规模可编程集成电路的高速控制器等部件,研制成功了一种高性能的超高速三分幅相机.该分幅相机具有三幅图像的超快拍摄能力,快门速度最高可达3ns,摄影速度则达到3.3×108帧/秒,并且在较大范围内具有单独调节的能力;图像幅间间隔同时具有任意调节的能力,从0ns到秒级;有效像面面积达到Φ25mm,图像阵列为1 024×1 024;空间分辨率达到30lp/mm,同时具有较好的线性度和空间响应的均匀性,满足了超高速、大幅面的分幅摄影要求.