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超高速相机使用的快门技术
点击次数:442 更新时间:2023-06-10
  超高速相机是一种能够捕捉高速运动物体的特殊摄影设备,可以提供高达数百万帧每秒的帧率。它们通常用于研究高速过程,如爆炸、碰撞、液滴喷射和生物运动等。
 
  工作原理基于快门控制和光学成像原理。它们使用非常短的曝光时间来“冻结”高速运动物体的运动。这些相机的曝光时间通常在纳秒或皮秒级别,远低于普通相机的毫秒曝光时间。因此,它们可以在瞬间捕捉到高速运动的每个细节。
 
  为了实现这样高速的曝光时间,该机采用了不同于传统相机的快门技术。传统相机的快门是由橡胶或金属片组成的,开关速度受到物理限制,无法达到超高速的要求。而超高速相机使用的快门技术包括:
 
  电子快门:利用电荷耦合器件(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)技术实现极短的曝光时间。这种快门技术不需要机械部件,因此速度更快。
 
  光学快门:利用激光脉冲产生瞬时的闪光,来控制高速物体曝光时间。这种快门技术可以实现非常快的曝光时间,但需要使用额外的激光设备。
 
  机械快门:利用电磁或气压系统控制快门开关,以达到超高速曝光的要求。这种快门技术比较成熟,但由于机械部件的限制,速度仍然受到一定程度的限制。
 
  在捕捉高速运动物体之前,该机还需要进行光学成像,以将物体的图像转换为数字信号。它们通常使用透镜或凸面镜来对光线进行聚焦,然后通过CCD或CMOS感光元件将光信号转化为数字信号。此外,为了捕捉高质量的图像,还需要具备高精度的定时和触发功能,以确保在正确的时间进行拍摄和数据采集。
 
  超高速相机的工作原理基于快门控制和光学成像原理,其快门技术通常采用电子快门、光学快门和机械快门。这些相机能够以高帧率捕捉高速运动物体的每个细节,为研究高速过程提供了重要的工具和数据支持。