专利名称:新型多闪光高速摄影机的制作方法
本发明涉及一种光学精密测量仪器，特别是一种新型多闪光高速摄影机。
现有的拍摄频率为104～106幅/秒级的各种分幅高速摄影机，均存在拍摄的图象清晰度差，空间分辨率最高仅为26线对/mm;两幅照片间的时间间隔无法任意改变;画幅尺寸小，最大的仅为14×22mm2;且结构复杂，价格昂贵。多闪光高速摄影机在原理上可以克服上述缺点，但由于现有的多闪光高速摄影机通常采用敞开式或约束式单火花隙的多火花光源和采用数字电路或模拟电路的时序控制器，且无实时测量装置，因而存在以下问题(一)多火花光源的综合性能指标差，尤其受环境的影响较大，当多路同时工作时，往往得不到完整的照片;(二)时序控制器受火花光源的电磁干扰，工作状态极不稳定;(三)幅间间隔仅能等间隔或分组等间隔调整;(四)无实时测量装置，时间分辨率仅为10-6秒。这些问题是多闪光高速摄影机至今尚未在国内外推广应用的主要原因，也是当今国内外多闪光高速摄影领域中急需解决的难度很高的课题。
本发明的目的是针对现有多闪光高速摄影机存在的主要问题，提供一种改进的多闪光高速摄影机，它不仅能对同一瞬态过程进行高速、多幅取样，而且每两幅间的时间间隔能在大范围内任意改变，以摄取全过程图象。
根据本发明制作的新型多闪光高速摄影机，其中包括高压直流电源、开关箱与多火花光源组成的多闪光光源、时序控制机构、场镜和多镜头相机，其特征在于所述的多火花光源为局部充气式组合火花光源、时序控制机构为时控测读仪，多镜头相机内设有多路独立式光电转换显示器。当多闪光光源中的局部充气式组合火花光源进入工作状态时，它利用了高压气体电绝缘性高和良好的灭弧性这两个基本特性，使其闪光时间缩短至亚微秒级，且不受环境的影响，它的点光源特性、触发稳定性、能量输出等综合性能指标有了很大提高。火花光源产生的强电磁干扰，虽然其频谱相当复杂，由于时控测读仪的瞬态响应快，进入输入端的干扰信号还没有到达输出端之前，就被有效地抑制。时控测读仪就能有效地依次输出触发信号，并能在1～10-6秒范围内任意改变延时值，从而达到任意改变幅间间隔的目的。火花光源经场镜反射穿过被测区，在多镜头相机的镜头后成像。设在多镜头相机内的多路独立式光电转换显示器，实时将光信号转换成电信号送入时控测读仪中，得到实际的闪光时间间隔。由于利用脉冲闪光的前沿触发，使时间分辨率由10-6秒提高到10-7秒，完全消除了时控测读仪、开关箱、多火花光源的系统误差。
本发明与现有技术相比，其显著特点是(一)不受环境影响，使稳定工作区从3～5KV增大至9～10KV，提高输出光能两倍，保证触发稳定性近于100%;(二)解决了抗电磁干扰问题，拍摄幅频由103～106幅/秒扩展到1～106幅/秒，且由等间隔提高到任意不等间隔;(三)解决了预置时间精度与拍摄时间精度不一致的问题，使时间分辨率由10-6秒提高到10-7秒。本发明与现有技术性能对比见下表
本发明的具体结构由以下实施例及其附图给出。
图1是根据本发明提出的新型多闪光高速摄影机结构示意图。
图2是根据本发明提出的局部充气式组合火花光源的结构剖视图。
下面结合图1和图2对新型多闪光高速摄影机进行详细说明。
局部充气式组合火花光源2与多镜头相机5成一一映象关系，并分别置于场镜10的球心所在的平面上，根据需要局部充气式火花光源2和多镜头相机5离开一定的距离。局部充气式组合火花光源2由气室11、气态绝缘介质12、约束式针状主火花隙18、付火花隙14、固定座20和电容21组成。而气态绝缘介质12为氮气或惰性气体或它们的混合气体，约束式针状主火花隙18是由针状电极16、聚束子17和带小孔正极19组成，针状电极16连接在中间极15上，带触发极电极13与中间极15连接在气室11的两侧构成付火花隙14。高压直流电源1给局部充气式组合火花光源2以一个直流工作高电压，局部充气式组合火花光源2通过电容21将能量贮存而处于等待工作状态。由时控测读仪4控制多火花光源的开关箱3。时控测读仪4由微处理器、100KC高频开关稳压电源、门控电路、延时计数电路和输出电路组成。接到起动信号后，时控测读仪4按预先输入的延时数依次输出触发信号给开关箱3，开关箱3将触发信号调制成高压触发脉冲，激励工作高电压首先使付火花隙14雪崩放电、导通，而使主火花隙18也瞬时雪崩放电，形成强光源，在聚束子17的约束下，由带小孔正极19的小孔射出，成为点光源。经场镜10的反射，穿过被测区，在多镜头相机5的镜头后的胶片8上成象。多镜头相机5内设置的多路独立式光电转换显示器6由光导纤维7、光电转换输入电路、比较电路、触发电路和输出电路组成。它同时将光信号实时接收并转换成电信号，一方面使发光二极管9翻转显示，表明该通道工作正常，另一方面将信号送到时控测读仪4的测读运算器中贮存，按下测读键，数字显示各通道的实际闪光间隔。
本发明广泛适用于气体动力学中高瞬态流场显示，爆炸力学、高速碰撞的参数测量，材料力学的动态光弹、散斑照相，兵器工程、化学工程和航天工程等瞬态燃烧、爆炸、爆轰过程的参数测量。尤其对弹道学中带燃烧化学反应的高瞬态流场显示有其独到之处。
权利要求
1.一种新型多闪光高速摄影机，其中包括高压直流电源1、多火花光源与开关箱3组成的多闪光光源、时序控制机构、场镜10和多镜头相机5，其特征在于所述的多火花光源为局部充气式组合火花光源2，时序控制机构为时控测读仪4，多镜头相机5内设有多路独立式光电转换显示器6。
2.根据权利要求
1所述的摄影机，其特征在于局部充气式组合火花光源2是由气室11、气态绝缘介质12、约束式针状主火花隙18、付火花隙14、固定座20和电容21组成。
3.根据权利要求
2所述的摄影机，其特征在于气态绝缘介质12为氮气或惰性气体或它们的混合气体。
4.根据权利要求
2所述的摄影机，其特征在于约束式针状主火花隙18是由针状电极16、聚束子17和带小孔正极19组成。
5.根据权利要求
1所述的摄影机，其特征在于时控测读仪4是由微处理器、100KC高频开关稳压电源、门控电路、延时计数电路和输出电路组成。
6.根据权利要求
1所述的摄影机，其特征在于多路独立式光电转换显示器6是由光导纤维7、光电转换输入电路、比较电路、触发电路和输出电路组成。
专利摘要
一种新型多闪光高速摄影机。它包括多闪光光源、时序控制机构、场镜和多镜头相机，其特征在于多闪光光源采用了局部充气式组合火花光源、时序控制机构为时控测读仪、多镜头相机内设有多路独立式光电转换显示器。本发明能对同一瞬态过程进行高速、多幅取样，而且每两幅间的时间间隔能在大范围内任意改变，以摄取全过程图象。本发明广泛适用于高瞬态流场显示，动态光弹、散斑照相，瞬态燃烧、爆炸爆轰过程的参数测量。
文档编号G03B19/18GK87103583SQ87103583
公开日1988年11月23日 申请日期1987年5月13日
发明者李鸿志, 杜其学, 刘殿金, 郎明君, 郭建国 申请人:华东工学院导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan