streak camera
rus eng
streak camera

Программируемая высокоскоростная 9-кадровая электронно-оптическая камера К011

Высокоскоростная Камера К011 реализована на основе времяанализирующего электронно-оптического преобразователя (ЭОП) с двумя парами отклоняющих пластин – вертикального и горизонтального отклонения. На эти пластины в процессе съемки подаются импульсы напряжения ступенчатой формы, чем обеспечивается размещение последовательно отснятых 9  кадров, на различных участках люминесцентного экрана ЭОП, которые потом вводятся в компьютер с помощью встроенной телекамеры. Темп съемки при такой дискретной кадровой развертке может достигать десяти миллионов кадров в секунду. Благодаря такому техническому решению камера имеет малые габариты и вес.

Управление камерой от компьютера может осуществляться по волоконно-оптическому кабелю (50-500 метров) Входное кадровое окно ЭОП, имеет размеры 8х8 мм. Пространственное разрешение ЭОП составляет 12,5 пар линий на миллиметр.

Время экспозиции каждого кадра и длительность межкадровых пауз регулируется индивидуально в пределах от 50 нс до 500 мкс, что позволяет реализовать переменный темп съемки.

Возможность  неравномерного темпа съемки и различного времени экспонирования кадров расширяет ее функциональные возможности.

Динамический диапазон  может регулироваться, за счет переключения коэффициента усиления камеры, выполняемого в процессе съемки.

Программное обеспечение камеры имеет встроенные средства для оперативного измерения скорости перемещения снимаемого объекта.

Численная оценка. Если спроецировать точечный движущийся объект на область входного кадрового окна, то при экспозиции каждого кадра длительностью 100 нс размытие изображения объекта будет оставаться в пределах разрешающей способности камеры, а время перемещения изображения по кадровому окну от края до края составит 10 мкс. Это соответствует скорости движения изображения объекта по поверхности фотокатода, равной 800 м/с. При наличии входного объектива камеры, масштабирующего на кадровое окно область съемки размером 80 x 80 мм получим возможность измерять скорость до 8000 м/с, т.е. превышающую первую космическую скорость. А при увеличении области до  800 x 800 мм регистрируемая скорость будет еще в 10 раз выше.

Ниже приведены изображения, полученные с помощью камеры К011 при исследовании различных быстропротекающих процессов.

 

Рис. 1. Прорыв металлической мембраны и выброс струи газа под действием взрыва водородно-кислородной смеси. Время съемки  45 мкс. Скорость истечения газа  1050 м/с.

 

Рис. 2. Разрыв металлической мембраны по крестовому надрезу под воздействием нарастающего статического давления газа  до 90 кГс/см2. Время съемки  30 мкс. Скорость раскрытия «створок»  160 м/с.

 

Рис. 3. Металлический шарик пробивает стеклянную пластину. Заснят интервал времени, в течение которого шарик соприкоснулся со стеклом со стороны, противоположной камере. В процессе ударного взаимодействия на стеклянной пластине возникли трещины, которые распространяются в разные  стороны от точки удара. Скорость шарика 250 м/с. Скорость распространения трещин составляет несколько тысяч метров в секунду.