Відеосистема для реєстрації швидкоплинних процесів та об’єктів, що швидко переміщуються

Изобретение относится к области физики, в частности, касается съемок быстроперемещающихся объектов и быстропротекающих процессов, особых способов и специальной аппаратуры для фотографирования траекторий движущихся предметов. Известно устройство [1 ] для быстрой фотосъемки объектов, состоящее из лазерного источника света, модулятора, дефлектора, механической системы развертки и кольцевого барабана с фотопленкой. Устройство обеспечивает подсветку объекта съемки короткими световыми импульсами и регистрацию серии изображений. Однако, это устройство имеет низкую дифракционную эффективность модулятора и дефлектора, а также механические узлы, ограничивающие предельную скорость регистрации, требует большого расхода дорогостоящих фотоматериалов и реактивов для их обработки. Наиболее близким по технической сущности заявляемому те хническому решению является устройство [2]. Известное устройство содержит оптическую систему (система объективов), электронно-оптический преобразователь с регистрирующим устройством, генератор затворных импульсов, подключенный к электронно-оптическому преобразователю, а также устройство временной развертки сигнала, расположенное между входной оптической системой и электронно-оптическим преобразователем, Устройство временной развертки сигналов выполнено в виде волоконных световодов различной длины, а входная оптическая система выполнена в виде объективов, установленных на одинаковом расстоянии от объекта съемки непосредственно перед каждым световодом. В указанном устройстве световой поток от объекта преобразуется в электронный с помощью модулятора и ЭОПа и передается на контактный фотоаппарат. Однако устройство [2] не позволяет регистрировать быстроперемещающиеся объекты, светосила его оптической системы и разрешающая способность ЭОПа ограничена, что отражается на качестве регистрации изображений; регистрирующая среда (фотоматериал) требует трудоемкой и дорогостоящей обработки, в устройстве не обеспечивается непрерывная съемка, а качество регистрируемых изображений достигается только при использовании высококачественных дорогостоящих ЭОПов. В основу изобретения поставлена задача создания такой видеосистемы для регистрации быстропротекающих процессов и быстроперемещающихся объектов, в которой новое выполнение модулятора и фоторегистратора позволило бы расширить функциональные возможности видеосистемы, обеспечить подсвечивание объекта съемки на разных стадиях протекания процесса и накопление серии изображений разных фаз процесса, что позволило бы получить непрерывную съемку (получение серии изображений в пределах одного кадра в высоком темпе), уменьшить трудоемкость съемки и обработки, повысить качество изображения, получить возможность точного бесконтактного измерения скорости протекания процесса. Поставленная задача достигается тем, что видеосистема для регистрации быстропротекающих процессов и быстроперемещающихся объектов содержит модулятор, фоторегистратор, объектив, причем фоторегистратор выполнен в виде последовательно соединенных видеокамеры, устройства видеоввода, компьютера, а модулятор выполнен в виде последовательно соединенных датчика синхронизации, устройства управления импульсной подсветкой, соединенного с импульсным источником света и компьютером. Благодаря применению импульсного источника света объект съемки подсвечивается на разных стадиях протекания процесса, высокочувствительная видеокамера на основе ПЗС-матрицы позволяет получить серию изображений на разных фазах процесса в одном кадре за счет процесса накопления, а использование компьютера, снабженного устройством видеоввода, обеспечивает регистрацию быстропротекающих процессов длительностью до 10с и быстроперемещающи хся объектов с диапазоном скоростей от 200м/с до 2000м/с, документирование, обработку изображений и измерение скорости протекания процесса. На чертеже (фиг.) представлена структурная схема видеосистемы для регистрации быстропротекающих процессов и быстроперемещающихся объектов. Видеосистема состоит из модулятора, состоящего из датчика синхронизации, устройства управления импульсной подсветкой 2 и импульсного источника света 3, фоторегистратора, состоящего из высокочувствительной видеокамеры 4 с объективом 5, устройства видеоввода 6 и компьютера 7. Видеосистема работает следующим образом. Объект съемки подсвечивается короткими вспышками импульсного источника света 3 (длительность вспышки зависит от скорости протекания регистрируемого процесса). За время одного кадра развертки видеокамеры (2 ´ 10с) объект съемки, попавший в поле зрения видеокамеры 4 с объективом 5, освещается серией вспышек импульсного источника света 3, управляемого устройством управления импульсной подсветкой 2 (количество вспышек определяется необходимым количеством изображений в кадре). Угол зрения объектива 5 видеокамеры 4 выбирается исходя из геометрических размеров объекта съемки и скорости его перемещения. Каждый световой импульс фиксирует на ПЗС-матрице видеокамеры 4 изображение объекта. Таким образом, матрица видеокамеры в одном кадре будет содержать серию изображений положения объекта. С помощью устройства видеоввода 6 полученный кадр записывается в память компьютера 7 для последующей обработки, визуализации, печати и хранения. Для обеспечения своевременного включения системы имеется датчик синхронизации 1, по сигналу которого производится запуск импульсного источника света. Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет решить поставленную задачу за счет того, что заявляемая совокупность признаков позволяет подсвечивать объект съемки на разных стадиях протекания процесса и перемещения объекта, накапливать серию изображений разных фаз процесса и перемещения объекта. Использование предлагаемой видеосистемы для научных исследований, например процессов горения, баллистических исследований и т.д. значительно повысит их качество, уменьшит трудоемкость съемки и обработки. Кроме того, появляется возможность бесконтактного измерения скорости протекания процесса и перемещения объекта.