СИСТЕМА ТЕНЕВОГО ФОТОГРАФИРОВАНИЯ БЫСТРОПРОТЕКАЮЩЕГО ПРОЦЕССА

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.).
Задача состоит в том, чтобы реализовать «метод светящейся точки» в условиях, сопровождающихся фоновыми подсветками. Это значительно расширяет номенклатуру исследовательских задач, где требуется визуализация оптических неоднородностей.
Технический результат полезной модели состоит в исключении влияния фоновых подсветок на результаты теневой фоторегистрации.
Данный технический результат достижим за счет того, 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 исследования в зоне регистрации, создаваемой источником, а также кассету с широкоформатной открытой пленкой, в предлагаемой 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 светофильтр, спектральная кривая пропускания которого выбрана из условия экспонирования пленки фоновой подсветкой до плотностей почернения на уровне 0,2-0,5.
Выбор коэффициента пропускания и толщины из условия экспонирования пленки фоновой подсветкой до плотностей почернения на уровне 0,2-0,5 обоснован тем, что плотность почернения 0,2 - это уровень засветки вуали, уровень 0,5 - приемлем по контрасту, когда плотность почернения от воздействия источника света, строящего искомое изображение, лежит в диапазоне 0,8-1. При регистрации быстропротекающих процессов, сопутствующих высокоскоростному движению объектов, движущихся с гиперзвуковыми скоростями, предложенная система, благодаря контактирующему с фоточувствительным слоем пленки светофильтру с заявляемыми характеристиками, размещению кассеты с фотопленкой в светонепроницаемом кожухе с входным и выходным окнами для сквозного движения объекта в зоне регистрации и с выполненным в нем отверстием (диафрагмой) для обеспечения точечности излучателя (источника света), позволяет для любых широко применяемых в фотографировании типов пленки (панхроматические, изопанхроматические, ортохроматические) эффективно уменьшить долю квантов из спектра чувствительности фотослоя, испускаемых относительно низкотемпературными фоновыми излучателями (выхлоп, расширяющиеся продукты взрыва) и ударно сжатым ионизованным воздухом. Это приводит к исключению влияния фоновых подсветок на результаты теневой фоторегистрации.
На фиг. схематично изображена заявляемая система, где:
1 - импульсный источник света
2 - кассета
3 - фотопленка
4 - светонепроницаемый кожух с входным и выходным окнами и отверстием, обеспечивающим точечность излучателя
5 - светофильтр
6 - объект исследования
Согласно фиг., 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 (6) в зоне регистрации. Регистрация сопутствующего движению объекта быстропротекающего процесса производится на фотопленке (3), перед пленкой размещен светофильтр (5), отсекающий фоновую засветку, сопровождающую регистрируемый процесс.
Разработана методика проведения испытаний, ориентированная на использование в качестве разгонного устройства 23 мм легкогазовой пушки (ЛГП) Т-29, обеспечивающей возможность метания цериевых частиц с характерным размером от 0,5 мм до 1,5 мм и массой от 0,5 мг до 20 мг со скоростью до 3 км/с. Для оптической регистрации высокоскоростных частиц спроектирован и изготовлен передвижной стенд теневой фоторегистрации Кассета (2) с пленкой (3) заключена в деревянный кожух (4), обклеенный черной бумагой. Точечность источник света (1) обеспечена отверстием, выполненным в кожухе напротив фотопленки. При пробитии пленочного контактного датчика, устанавливаемого на выходе из стенда, твердыми частицами, имеющими наименьший баллистический коэффициент и, как следствие, летящими впереди, происходил запуск электровзрывного источника света (ЭВИС) (1) и осуществлялась фоторегистрация высокоскоростных частиц и спектров их обтекания (6) на фотопленку (3), установленную в специальной кассете (2) напротив ЭВИС. Для исключения фоновых подсветок, создаваемых фоновым излучением горящих гиперзвуковых частиц и выхлопом пушки, фоточувствительный слой аэрофотопленки (изопанхроматическая) тип 42 контактировал по всей площади с синим светофильтром (5), имеющим кривую пропускания, близкую к пропусканию 3 мм стекла СС-8 /Стекло цветное оптическое. ГОСТ 9411-66. 1972 г (переиздание)/. В результате теневой фоторегистрации быстропротекающего процесса, сопровождающего движение объекта с фоновой подсветкой, получено изображение мелких летящих (горящих) частиц, ударных волн, турбулентных следов.
Таким образом, обеспечение точечности источника света посредством отверстия в светонепроницаемом кожухе при расположении кассеты с фотопленкой в нем, а также установка в контакте с фотопленкой специально подобранного светофильтра позволяет исключить влияние фоновой подсветки на фотоизображение исследуемого быстропротекающего процесса.