数字式相机在靶场中的测试研究

    0　引言

    高速摄影是人眼视觉能力在时间分辨能力方面的延伸,它可以应用于一切我们想要探究的快速现象。近年来数字式高速相机的研制成功为兵器测试技术提供了一种得力的工具,其数字式的技术性能,已逐步取代了胶片式相机在火炮高速碰撞试验中的运用。目前,数字相机在国外军事研究方面运用较多,从研究“再现”弹丸飞行信息、爆轰过程,空气炮的发射,子弹穿透铝板到流星高速碰撞宇宙飞船的雷达系统等等。近几年来,数字相机才逐渐进入我国,国内只有为数不多的科研单位拥有数字式相机,其数字式性能为研究者提供精确的测试参数,它能对试验过程进行“再现”,对试验信息进行可视化和数字处理,试验环境摄影数据测量、存储、分析工作的数值化,做到精确快速的分析,提高了试验速度和质量。因此,数字式相机是环境试验研究不可多得的得力试验工具。

    1　数字式相机及其分类

    1852年,世界上第一次高速成像在伦敦皇家科学院演示成功。从此,在现实世界中那些对眼睛来说发生得太快而无法看清楚的变化,例如从高尔夫球的旋转到爆炸冲击等,科技工作者已经成功的应用这种技术去观察和分析。现代先进的电子成像技术提高了高速相机的应用能力,人们能极易地获得快速变化事件的数据资料。数字照相技术广阔的发展前途和应用能力,为工作在产品的研制、发展和测试前沿的科技工作者提供了一种特别的新型分析工具。

    现代超高速电子相机记录技术可划分为三种原理范畴:多角分幅摄影机,每秒钟拍摄能力从1000幅到100百万幅;快门静止视频相机能获得亚微秒曝光时间的单幅成像;扫描摄影机能获得时间分割为ns、ps和fs的成像。这些技术虽各有其先进和不足,但都能让使用者更好地分析和理解复杂的物理过程。

    1.1　分幅摄影机

    为了克服机械相机的限制,变像管相机应运而生。电子显微镜和光电成像设备的发展,给了设计者提高变像管相机性能的机会。高速变像管相机在高速摄影领域具有最高的时间分辨本领,是近代顶尖科学技术试验不可缺少的诊断、测量工具。它利用了现代电子技术优秀的研究成果,并与先进的计算机自动控制技术相结合,获得了高时间分辨本领下良好的图像质量,自动控制功能强,可以满足广泛领域试验研究工作的需要。这种变像管相机的原理核心是真空管技术。光学图像照射在光电阴极上,光电阴极受激发出电子,光电子在加于电子与屏之间的高电压的作用下加速移向荧光屏,在屏上就产生了可见光图像成像,它对应于阴极上的光学图像没有畸变。相机内部采用了复杂的电极组合,使光电子能加速移向荧光屏而产生一系列连续的分幅像。