Система теневого фотографирования быстропротекающего процесса

Система теневого фотографирования быстропротекающего процесса относится к оптическим схемам регистрации, а именно, к схемам фотографической регистрации быстропротекающих процессов и может быть использована для оптической диагностики при исследованиях в области аэродинамики, газодинамики, баллистики и т.д.

В отличие от известной системы теневого фотографирования быстропротекающего процесса, сопутствующего высокоскоростному движению объекта исследования, содержащей импульсный источник света, момент запуска которого синхронизован с моментом появления объекта исследования в зоне регистрации, создаваемой источником, а также расположенную напротив источника кассету с широкоформатной открытой пленкой, кассета с фотопленкой помещена в светонепроницаемый кожух с входным и выходным окнами для сквозного движения объекта в зоне регистрации и отверстием, обеспечивающим точечность источника света, в контакте с фоточувствительным слоем фотопленки установлен светофильтр, в предлагаемой системе в качестве светофильтра использован фотоэлектропреобразователь с возможностью регулирования светового коэффициента пропускания в процессе фотографирования, причем в исходном состоянии чувствительность фотопленки и световой коэффициент пропускания светофильтра согласованы.

Технический результат полезной модели состоит в применимости предложенной схемы фоторегистрации в условиях наличия фоновых подсветок без ограничения спектральных характеристик регистрируемого процесса, что значительно улучшает качество фоторегистрации быстропротекающего процесса.

1 н.п. ф-лы, 1 ил.

Полезная модель относится к оптическим системам регистрации, а именно, к системам фотографической регистрации быстропротекающих процессов и может быть использована для оптической диагностики при исследованиях в области аэродинамики, газодинамики, баллистики и т.д.

Общеизвестно (А.В.Фомин Общий курс фотографии, М. «Легкая индустрия», 1974), что фотографирование на пленку (ПЗС-матрицу), находящуюся в фотоаппарате (камере с объективом), сопровождается как уменьшением размера изображения по сравнению с истинным размером снимаемого объекта (примерно в L/f раз, где L - расстояние до объекта, f - фокусное расстояние), так и уменьшением разрешения (лин (пкс)/мм) за счет собственного разрешения объектива. Между тем, для ряда приложений требуется визуализировать процессы или объекты размером порядка 0,1 мм, что требует фоторегистрации с натурным масштабом изображения.

Известна система теневой фоторегистрации на открытую пленку («метод светящейся точки») (Г.Д.Саламандра. Фотографические методы исследований быстропротекающих процессов. М., «Наука», 1974, с.8, рис.1-2.) в темное время суток в открытых (полевых) условиях. В состав системы входит импульсный источник света, создающий расходящийся или параллельный пучок лучей и синхронизованный по моменту запуска с моментом появления объекта в зоне регистрации, создаваемой источником, а также кассету с широкоформатной открытой фотопленкой.

Работа схемы основана на подаче светового импульса от импульсного источника света в область регистрации объекта исследования (летящей модели) в момент прохождения его около фотоматериала (фотопленки). Возникающее при движении модели в воздухе изменение показателя преломления возмущенного газа (закон Лорентца-Лоренца) приводит к изменению траектории лучей источника и перераспределению освещенности в зоне регистрации. Это позволяет визуализировать на теневом изображении оптические неоднородности и получать спектр обтекания модели.

Недостатком является отсутствие возможности реализации схемы при режимах испытаний, сопровождающихся фоновой подсветкой, т.е. при регистрации процессов, сопровождающихся самосвечением и происходящих вне зоны действия излучения, сопутствующего работе, в частности, разгонного устройства (например, выхлоп пороховой баллистической установки, разлет продуктов взрыва взрывного метающего устройства и т.д.).

Известна система теневого фотографирования быстропротекающего процесса, сопутствующего высокоскоростному движению объекта исследования (патент РФ 76166, 10.09.08), содержащая точечный импульсный источник света, момент запуска которого синхронизован с моментом появления объекта исследования в зоне регистрации, создаваемой источником, а также кассету с широкоформатной открытой пленкой. В данной системе кассета с пленкой помещены в светонепроницаемый кожух с входным и выходным окнами для сквозного движения объекта в зоне регистрации и отверстием, обеспечивающим точечность источника света, в контакте с фоточувствительным слоем фотопленки установлен пленочный светофильтр, спектральная кривая пропускания которого выбрана из условия экспонирования пленки фоновой подсветкой до плотностей почернения на уровне 0,2-0,5.

Недостаток системы состоит в том, что, несмотря на исключение влияния фоновой подсветки на результаты фотографирования, наличие светофильтра ограничивает спектральную составляющую светового импульса.

Задача состоит в том, чтобы в момент экспонирования исследуемого объекта импульсным источником света пропустить полный спектр излучения максимально перекрывающий спектр чувствительности фотопленки.

Технический результат полезной модели состоит в исключении влияния светофильтра на спектральные характеристики регистрируемого процесса при отсутствии влияния фоновых подсветок на результаты теневой фоторегистрации.

Технический результат достигается тем, что в отличие от известной системы теневого фотографирования быстропротекающего процесса, сопутствующего высокоскоростному движению объекта исследования, содержащей точечный импульсный источник света, момент запуска которого синхронизован с моментом появления объекта в зоне регистрации, создаваемой источником, а также расположенную напротив источника кассету с широкоформатной открытой фотопленкой, причем кассета с фотопленкой помещена в светонепроницаемый кожух с входным и выходным окнами для сквозного движения объекта в зоне регистрации и отверстием, обеспечивающим точечность источника света, а напротив фоточувствительного слоя фотопленки установлен светофильтр, в предложенной системе в качестве светофильтра использован фотоэлектропреобразователь с возможностью регулирования светового коэффициента пропускания в процессе фотографирования, причем в исходном состоянии чувствительность фотопленки и световой коэффициент пропускания светофильтра согласованы.

Выбор в качестве светофильтра фотоэлектропреобразователя, характеризующегося возможностью регулирования светового коэффициента пропускания при условии согласованности по пропусканию света чувствительности фотопленки и коэффициента пропускания светофильтра в исходном состоянии, позволяет при регистрации быстропротекающих процессов, сопутствующих высокоскоростному движению объектов, движущихся с гиперзвуковыми скоростями, исключить влияние светофильтра на результаты теневой фоторегистрации и избежать ограничения спектра излучения источника света, при этом снизить влияние фоновых подсветок.

Выполнение условия согласования пропускания света позволит повысить качество регистрации при использовании решения для любых широко применяемых в фотографировании типов пленки (панхроматические, изопанхроматические, ортохроматические).

На фиг.1 схематично изображена заявляемая система, где:

1 - импульсный источник света с накопителем энергии;

2 - кассета;

3 - фотопленка;

4 - светонепроницаемый кожух с входным и выходным окнами и отверстием, обеспечивающим точечность излучателя;

5 - фотоэлектропреобразователь (светофильтр);

6 - блок автоматики с источником питания;

7-объект исследования.

Согласно фиг.1, источник света (1) и кассета (2) с фотопленкой (3) помещены в светонепроницаемый кожух (4) с входным и выходным окнами и отверстием, обеспечивающим точечность источника света (1). Импульсный источник света (1) запускается в момент появления движущегося объекта исследования (7) в зоне регистрации. Регистрация сопутствующего движению объекта быстропротекающего процесса производится на фотопленку (3), перед пленкой размещен фотоэлектропреобразователь (светофильтр) (5), подключенный к блоку автоматики (6), по сигналу с которого обеспечивается регулирование светового коэффициента пропускания светофильтра. Время подачи сигнала рассчитывают исходя из условия исключения влияния фоновой подсветки на процесс фоторегистрации. Фотопленка и светофильтр в исходном состоянии согласованы по пропусканию света.

Разработана методика проведения испытаний, ориентированная на использование в качестве разгонного устройства винтовки СВД калибром 7,62 мм с начальной скоростью полета пули 820 м/с. Для оптической регистрации теневым методом спроектирован и изготовлен передвижной стенд теневой фоторегистрации. Кассета (2) с пленкой (3) заключена в деревянный кожух (4), обклеенный черной бумагой. Точечность источника света (1) обеспечена отверстием, выполненным в кожухе напротив фотопленки. При пробитии пленочного контактного датчика, устанавливаемого на входе в стенд, формируется положительный импульс с амплитудой 30 В, который поступает на вход блока дискретных задержек (БДЗ). В БДЗ установлен временной интервал, связанный с расстоянием от контактного датчика до зоны фоторегистрации и скоростью пули на данном участке. БДЗ в установленный временной интервал запускает импульсный источник света (1), который производит фоторегистрацию летящей пули (6) и спектров ее обтекания на фотопленку (3), установленную в специальной кассете (2). Исключение влияния светофильтра на спектральные характеристики регистрируемого процесса при отсутствии влияния фоновых подсветок на результаты теневой фоторегистрации обеспечено в реализованном варианте посредством блока автоматики, настроенного на световое излучение фоновых подсветок, который при этом управляет фотоэлектропреобразователем, затеняющим в заданном режиме в процессе регистрации фоточувствительный слой аэрофотопленки (изопанхроматическая) тип 52.

Фотоэлектропреобразователь в открытом состоянии имеет коэффициент пропускания близкий к единице, позволяет производить экспонирование пленки не ограниченным спектром светового излучения импульсного источника света. В результате теневой фоторегистрации быстропротекающего процесса получено изображение пули калибром 7,62 мм и сопровождающих ее движение ударной волны и турбулентного следа.

Таким образом, выбор типа светофильтра и особенности режима его работы позволяют избежать ограничения спектра светового излучения при исключении влияния фоновой подсветки на фотоизображение исследуемого быстропротекающего процесса.

Система теневого фотографирования быстропротекающего процесса, сопутствующего высокоскоростному движению объекта исследования, содержащая импульсный источник света, момент запуска которого синхронизован с моментом появления объекта в зоне регистрации, создаваемой источником, расположенную напротив источника кассету с широкоформатной открытой фотопленкой, помещенную в светонепроницаемый кожух с входным и выходным окнами для сквозного движения объекта в зоне регистрации и отверстием, обеспечивающим точечность источника света, причем напротив фоточувствительного слоя фотопленки установлен светофильтр, отличающаяся тем, что в качестве светофильтра использован фотоэлектропреобразователь с возможностью регулирования светового коэффициента пропускания в процессе фотографирования, причем в исходном состоянии чувствительность фотопленки и световой коэффициент пропускания светофильтра согласованы.