《超高速相机工作原理》由会员分享，可在线阅读，更多相关《超高速相机工作原理（9页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、超高速相机基本依赖于进口设备，与高速相机最大的区别在于超高速相机极 短的曝光时间、纳秒时间分辨率和纳秒级触发精度、纳秒级的帧间间隔时间（德 国standford生产的超高速相机可达皮秒）以及数千倍的增益。而高速相机一 般只能达到毫秒或微秒级，增益也是从几倍到数十倍左右。虽然超高速相机拥有如此多极其优秀的特点，但超高速相机每次拍摄只能获 得几张图像（单通道情况下），而高速相机一次拍摄可获得的图像数量可多达几 万甚至数十万张。超高速相机作为一种有着尖端科学技术含量的设备，在全球范围内能够生产 出优质超高速相机的厂家并不多，而德国standford公司可以说是业内顶尖， 下面以此公司的产品为例，简单
2、介绍一下超高速相机的基本工作原理和特点。超 高速相机的超高速图像采集系统主要由相机主机、控制分析软件、图像处理仪组 成。各部分示意图如下：图像采集系统主机内主要由分光系统和ICCD通道系统组成，示意图如下:在CCD上产生的增强的信号是由一个系列链产生的，通过以下一些部件:电波（图象）分离器光电阴极咅阱|微通道板咅阱磷光质涂层部件像墙强器玄8之间的光学耦合系统CCD芯片超高速相机内部示意图：1 Imaging assembly (e.g. lens, spectrograph, microscope,optical fiber, etc.)2 Lens ati a ptilian standar
3、d C-Mount |athero ptionali3 Special Phosphaj Adaptatians / - shift, santillatoroptional)4 Imag 巳 inte ns rlier (MCP with shutter iu notion5 Lens Coupling f/0.8, 6-elenient relay lertsE CCD sensor?Microcomputer I with Single Tngger Oiscrimmator)8 PC with camera comrol saftwareICCD通道系统内的基本工作原理：通过透镜将拍摄
4、的目标对像光信号传送到增强器的光阴极上，像增强器在高压窄脉冲控制下输出具有较短曝光时间的图像，并由后续CCD接收和记录。系统曝光时间和摄影频率由像增强器驱动源以及精密同步系统控制。多通道图像分光耦合系统工作原理：传统的图像分割技术往往使用立方或半 透膜分束器将一个图像分割成两个相同的低强度二级图像。由于一般图像都不是 单频的，所以传统技术都不可能预测强度比率。XXRapidFrame系列相机使用 全反射镜观察所有子图像，使得所有的强度分布都能在一个镜像几何函数中反映 出来。这个方法可以很容易地扩展到紫外光谱区域。在每个光学路径的通道上都 装有一个滤波器，它能产生一些特殊的效果，比如对一个实验生
5、成三种颜色的图 像。对于各种通道设置的不同延迟时间，它还可以用来恢复成3-D空间信息。 下图为图像分光耦合系统示意图：Stanford Computer Optics的ICCD摄像机是独立的解决方案，可以通过RS232，Camera Link或USB连接远程操作和调整。4 Spec E软件可以作为一 体化解决方案，以满足超高速ICCD摄像机系统的所有操作要求。s i b f JfcLf+i. SkAfMI iM I ri 1MIIHU4 Spec E包括四个功能模块：远程摄像控制，实况监视，图像编辑和光谱分析。因此，软件可以作为全面的高速ICCD相机操作和数据分析工具。4 Spec E软件的截
6、图软件主要功能有：1相机控制远程摄像机控制提供了对ICCD摄像机操作参数的远程访问。它可以直接在计算机上配置超高速ICCD摄像机系统ICCD摄像机的所有 参数都可远程编程。这些参数包括例如MCP电压供应，门控时间，视频增益， 触发配置和曝光模式。任何曝光系列都可以编程并应用于ICCD相机。2实时监控 实时监视可以直接访问ICCD摄像机图像。它通过ICCD摄像机的视频流模拟PC上的视频监视器。实时显示专为用户的相机对准和相机参数控制而设计。3图像编辑 图像编辑可以抓取，编辑和存储超高速图像。它允许手动或自 动背景减法和平场校正。此外，它提供广泛的图像编辑功能，并支持从基本帧添 加到复杂扫描序列的
7、许多不同的采集功能。可以用一个或多个图像执行任何数学 运算作为操作数。图像可以以img-data格式保存以 bmp或tif文件格式导出， 并导入进行编辑。4光谱分析 4 Spec E从原始图像中通过用户定义的区域提取光谱，并使 处理和后处理达到215个单独的光谱曲线。后处理可包括一个或多个曲线的其他背景减法，校准，微分和数学运算作为操作数。此外，可以识别光谱的各个峰，并且可以计算和绘制峰积分。4 Spec E软件可以实现多个数据呈现选项，如重叠图和动画。因此，4 Spec E可以快速全面地评估所收集的光谱数据。软件操作界面如下:口 申晝 i r* =i=JejrTKl Uji fc_ulpTT
8、Htayi!rM.Lfad.FXbU2ALZ-A.ria RwUptarn TFitai-aSffBLtr.PWajdrjwfH .沁Mr.UbdCiUiVU:-3.曲 1*1Ha*4!*-BEi-a-wCri-K.-i|jf = 1EwuEiraEi 字CH-f-.LltiUI BdI、KA-i . 4Gsfs*.-.l&TLulAim6H*BTlTfTWtflrnirLiOil&EMiJF7d Cuvrt-ll-FIfl.norii*.tiwnu canVnri|R CaknAiAi&riC4-T* T* trr-T-i* - - CT-P他MHO.!ITBUJ.-Qi-inl-Vr Ti
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11、微秒内10次曝光高压放电实验（武汉高压研究院特高压实验基地雷电波击穿模拟实验）等离子体释放实验UCT中创联达V1=5 |jst-23 psVT=42 p!1l=S 13t=-2 1 陷*严1=41 Ji-0水中放电实验（水电开关的电触发触发分解的时间发展，曝光时间为0.5纳 秒，负时间是击穿时间之前的时间。）以上就是为大家分享超高速相机相关内容，希望对你有所帮助，武汉中创联 达科技有限公司，专业从事光电子影像产品（低照度相机、高速摄 像机，超高 速相机，高分辨率相机及其图像分析软件）的销售、研发，提供特殊环境下的 拍摄、成像服务。经过多年的市场经验及技术积累，公司为国内客户提供燃烧、 PIV、纤维成像、焊接、等离子体放电、材料拉伸变形、仿生学等领域提供详细、专业的解决方案。公司将在以下应用领域提供产品:UCT中创联达高速摄影（弹道学、碰撞实验、高速粒子运动实验piv、材料学、气囊膨胀 实验、燃烧实验、电弧运动、离子束运动、流体力学、喷射实验、爆炸分析以 及其他超高速运动领域） 高分辨率成像 （弹道学、粒子运动实验piv、工业质量检测、喷射实验、电 泳现象、火焰分析）显微成像（微生物光学成像、分子细胞成像） 低照度成像 （燃烧实验、弹道学、碰撞实验、爆炸分析、天文学领域、微光 成像、工业检测监视）光谱成像（红外感应范围应用、光源波谱分析）高速运动分析软件及PIV系统分析软件
