《光源与同步》PPT课件.ppt
高速摄影用光源,高速摄影对光源的要求要得到一定密度的影象，首先 要大，必须光源的亮度B高；其次光源的光谱成份要和记录介质相适应光能才能产生密度。光源的光谱成份通常用色温来衡量。黑体辐射的最大辐射功率的波长随温度上升而变短。在物理学中，让铁、钨等金属从绝对零度起始加温，把随温度增高出现的颜色色光所对应的温度叫做光源色温。色温高，蓝光成份多；色温低，红光成分多；色温并不代表光源的实际温度。光源的色温可以用色温表测得。日光的色温并非固定不变。,日光的色温,日出与日落时的阳光 18500K正午前后二小时的阳光 4,400-4,6000K正午直射的阳光 5,6000K薄云遮日 6,8000K阴天 7,500-8,4000K无云蓝天 13,000-27,0000K由于卤化银对蓝紫光敏感，所以，高速摄影要求光源高色温。对于闪光光源，高速摄影要求它时间特性（包括闪光时刻和脉宽）易于控制。,连续光源,日光 是室外高速摄影常用的光源，例如，在土岩爆破、武器效应、外弹道的高速摄影中。拍摄频率不超过每秒几千幅。卤钨灯 充气白炽灯的灯丝由于蒸发而损耗，因而功率受到限制。在填充气体上掺入卤族元素，利用卤钨循环，可以减少灯丝蒸发，提高光效和寿命，功率可达1000多瓦，色温3200K。使用时必须注意管壳清洁，灯管处于水平位置。,闪光光源1-气体放电管,常用的是脉冲氙灯和频闪管。原理都是利用贮存在电容器中的电能使灯内的氙气放电，发出高强度的闪光。工作电路如图11.49。直流电压E是对电容器C充电，充至预定电压后，加一高压触发脉冲至灯管外围的触发极，管内的氙气电离，电容器C通过氙灯放电，产生强烈闪光。闪光持续时间与管内气体成分、电极间距、电极横截面积以及电路中的电容、电感有关。,频闪管,频闪管的工作电路如图11.50。供电部分与脉冲氙灯相同。E2是触发用直流电源。当触发开关断路时，E2 通过R2对C2充电。当触发开关导通时，C2通过脉冲变压器T的原边放电，付边就输出一高压脉冲，使频闪管电离，C1通过频闪管放电、发光。触发开关的频率就是闪光的频率。实现频闪的关键是C1上的电压必须做到：灯管消电离之前低于发光的临界值；消电离之后，下一触发脉冲到来之前增加到临界值以上。否则会造成漏闪或连续发光。R1起着控制充电电流的作用，一般选取,其中f 为闪光频率,爆炸光源,炸药爆炸时发出的强烈闪光可以直接用作光源，也可以利用炸药爆炸时压缩氩气闪光（称作氩气弹）。图11.51是利用爆炸闪光实现高速摄影的装置。该装置与火花相机类似。只不过闪光是由炸药（F1F3）爆炸产生的。A是雷管，l1 l3是导爆索，闪光的时刻和时间间隔都由导爆索的长度来控制,火花光源,火花隙放电也可以得到强烈闪光。图11.52是一种火花光源的电路图。利用抽头电感可以调节闪光持续时间，最长可达1000微秒。,激光不仅亮度高，持续时间短（毫微秒量级）是高速摄影的理想光源，而且由于高单色性、相干性，使高速全息摄影成为可能。另外，X射线具有穿透力强的特殊本领，专门用于拍摄物体内部不可见的高速过程，例如固体中激波、穿甲弹内的射流等。,其他脉冲光源,高速摄影的同步问题,同步问题是指拍摄时刻，瞬态现象和光源三者同时发生。由于瞬态现象转瞬即逝，高速摄影机的全记录时间也很短，因此，同步问题是能否捕捉目标的关键。由于拍摄对象，相机原理和光源的千差万别，解决同步问题不可能是同一种模式。有的采用运动物体的某一部分去接通或断开某个触点；有的用拾音器接受高速现象的声响，再去产生一个电脉冲；有的利用运动目标切断光束，或用现象的自发光给出信号。图11.53是用火花隙光源拍摄飞行弹丸的同步原理。,各种相机的同步和快门问题,棱镜补偿高速相机的装片量至少为30米。全记录时间是秒的量级，而高速现象一般是毫秒量级。因此，拍摄时刻与高速现象采用人工同步。所用光源为连续光源，不需同步。胶片是一次通过片门，也无需保护快门。高速数字摄像机与波存、记忆示波器相同，有TTL电平与手动同步 可预先设置同步时刻在总画幅数的位置。鼓轮相机装片量有限，拍摄目标速度高，需要外加光源。因此，要有同步装置。而且，鼓轮是一经启动，胶片就反复出现在拍摄位置上。因此，需要保护快门，防止二次曝光和重复曝光。转镜扫描型相机与鼓轮相机类似。例如CP相机拍空中冲击波。选定拍频为25万幅/秒。该机在拍摄时刻发出一个4050千伏的高压脉冲。用此脉冲去触发脉冲氙灯和电爆炸装置，就可以做到三者同步。转镜在上述拍频转镜旋转一周的时间为2毫秒。选择氙灯的闪光时间小于2毫秒，即可避免二次曝光，即：总拍摄时间转镜旋转一周的时间。为了防止重复曝光则需要电磁快门和布置成暗室。,等待型转镜扫描相机的同步问题,等待型转镜扫描相机的拍摄时刻与目标无需考虑同步，但光源与现象有同步问题需要解决。等待型相机的转镜若是多面体，则二次曝光很容易发生。光源的闪光时间必须满足下式：闪光脉宽转镜旋转一周的时间 比较以上两式可知等待型转镜相机对光源闪光时间的要求要苛刻一些。因此，需要防止二次曝光的快门。,
