СПОСОБ ВИДЕОРЕГИСТРАЦИИ БЫСТРОПРОТЕКАЮЩЕГО ПРОЦЕССА, СОПРОВОЖДАЮЩЕГОСЯ ИНТЕНСИВНЫМ ИЗЛУЧЕНИЕМ В ОПТИЧЕСКОМ ДИАПАЗОНЕ
METHOD FOR VIDEO RECORDING OF A FAST PROCESS ACCOMPANIED BY INTENSE RADIATION IN OPTICAL RANGE

Изобретение относится к области силуэтной регистрации быстропротекающих процессов, сопровождающихся интенсивным излучением в оптическом диапазоне, основанной на оптической регистрации процессов, а именно, видеорегистрации на фоне диффузионно-рассеивающего экрана и может быть использовано для оптической диагностики при исследованиях в области аэродинамики, баллистики, физики взрыва и т.д.
Современные высокоскоростные видеокамеры имеют номинальное значение частоты видеосъемки, соответствующее полному разрешению матрицы. Дальнейшее увеличение частоты (увеличение количества рабочих кадров) реализуется за счет сокращения количества регистрируемых пикселей. Это приводит к уменьшению разрешения рабочего кадра и качество получаемой картинки в большинстве случаев становится неудовлетворительным для проведения количественных оценок и измерений. Для повышения информативности исследуемого процесса необходимо увеличивать количество однотипных опытов при смещенном по времени запуске видеокамеры, относительно предыдущей регистрации. Это трудозатратно и не всегда эффективно, поскольку процесс может развиваться неидентично в разных опытах.
Известен способ скоростной кинорегистрации на фоне рассеивающего экрана, реализуемый при работе устройства для скоростной фоторегистрации (С.И. Герасимов, Ю.И. Файков, С.А. Холин Кумулятивные источники света, Саров, 2002, стр. 163 рис. 3.60). Кинорегистрацию быстропротекающего процесса, сопровождающегося интенсивным излучением, осуществляют на фоне диффузионно-рассеивающего экрана, подсвеченного с тыльной стороны импульсным источником света, синхронизированным с началом исследуемого процесса и обеспечивающим своими техническими параметрами необходимую длительность съемки и зону регистрации. Возможность регистрирации процесса, сопровождающегося интенсивным излучением, ограничивается только яркостными характеристиками применяемого импульсного источника света. Работа применяемой скоростной кинокамеры ЖЛВ (ждущая лупа времени) жестко ограничивает процесс синхронизации с регистрируемым процессом, так как кинокамере необходимо время, чтобы выйти на заданный режим, после чего выдается сигнал о готовности к процессу съемки.
Недостатком данного способа является сложность в организации оптической регистрации синхронно с исследуемым процессом.
Известен способ регистрации быстропротекающего процесса, сопровождающегося интенсивным излучением в оптическом диапазоне, реализуемый при осуществлении полезной модели «Комбинированный фотопост для оптической регистрации быстропротекающих процессов» (патент RU №100313, МПК G03B 39/00 (2006.01), опубл. 10.12.2010), согласно которому для повышения информативности в одном эксперименте применяют две фотокамеры с ЭОП-затвором (камера с электронно-оптическим преобразователем), одна из которых работает в режиме многокадровой экспозиции. Работа всех элементов схемы в единой шкале времени управляется блоком синхронизации. Количество затворных импульсов для фотокамеры с ЭОП-затвором, работающей в режиме многокадровой экспозиции, соответствует количеству устанавливаемых источников света. Данный способ выбран в качестве прототипа.
Основным недостаткам данного способа является, относительная сложность в его реализации, так как для каждой фотокамеры необходим свой отдельный источник света, а для фотокамеры, работающей в режиме многокадровой экспозиции необходимы дополнительные источники света на каждое открытие затвора и для организации работы в единой шкале времени необходим блок синхронизации.
Повышение информативности связано с увеличением частоты съемки. Однако каждая скоростная цифровая камера имеет максимальное разрешение при определенной частоте съемки, превышение которой компенсируется снижением качества съемки (пространствен ным разрешением). Стоимость камер, позволяющих снимать с высоким разрешением, порядка 2 Мпк с ростом частоты съемки растет нелинейно, что неэффективно при работе в полигонных условиях. Требуется повысить частоту съемки (например, вдвое для получения вдвое больше кадров о регистрируемом процессе) оставаясь с парком относительно недорогих камер.
Техническая проблема, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в повышении информативности одного опыта при изучении процессов, сопровождающихся интенсивным излучением в оптическом диапазоне.
Технический результат, получаемый при использовании заявляемого способа при работе в полигонных условиях, заключается в существенном повышении качества кадров, увеличении количества получаемых рабочих кадров с лучшим разрешением в одном опыте, в упрощении синхронизации с началом исследуемого процесса, минимизации риска полной потери экспериментальной информации в случае отказа или повреждения одной видеокамеры.
Данный технический результат достигается за счет того, что в заявляемом способе видеорегистрации быстропротекающего процесса, сопровождающегося интенсивным излучением оптическом диапазоне, включающем кинорегистрацию процесса несколькими скоростными видеокамерами на фоне диффузионно-рассеивающего экрана, подсвеченного импульсным источником света, запуск которого синхронизируют с началом исследуемого процесса, в отличие от прототипа, кинорегистрацию ведут с одного ракурса асинхронно запускаемыми видеокамерами.
За счет использования всей совокупности признаков заявляемого способа увеличивается количество рабочих кадров с лучшим разрешением и повышается надежность получения экспериментальной информации, обеспечивается повышение информативности и надежность получения информации в одном опыте.
Заявляемый способ поясняется фигурой, на которой показана схема расстановки регистрирующей аппаратуры, и осуществляется следующим образом.
Перед запуском исследуемого процесса 1, сопровождающегося интенсивным излучением в оптическом диапазоне (например, взрывного метания с последующим взаимодействием ударника с преградой) устанавливают, как минимум две скоростные видеокамеры (например видеокамеры Photron FASTCAM SA5 RV) так, чтобы обеспечить одинаковый ракурс съемки процесса. Первая видеокамера 2 выдает на вторую видеокамеру 3 сигнал запуска TTL и синхронный сигнал Sync OUT.
Задержку сигнала Sync OUT относительно прихода сигнала запуска TTL определяют по формуле T=(1/Speed)/k, где Т - задержка в мкс, Speed - частота съемки в к/с, k - количество видеокамер; Данная задержка может быть установлена либо на первой видеокамере, либо на второй, (задержку определяют с учетом производителя камер, т.к. в видеокамерах реализованы разные способы выставления временных уставок).
При увеличении количества видеокамер задержку сигнала Sync OUT рассчитывают последовательно для каждой из камер.
Параметры съемки (частота съемки, экспозиция, разрешение и коэффициент усиления) выставляют одинаковыми на всех камерах. Диффузионно-рассеивающий экран 4 устанавливают таким образом, чтобы в момент осуществления процесса 1 освещаемая область, формируемая импульсным источником света 5, обеспечивала положение границ исследуемого процесса 1 для проведения силуэтной видеорегистрации.
Запуск источника света 5, обеспечивающего своими техническими параметрами необходимую длительность съемки, синхронизируют с началом исследуемого процесса и, соответственно с началом силуэтной видеорегистрации.
Заявляемый способ обеспечивает существенное повышение качества кадров, увеличение количества получаемых рабочих кадров с лучшим разрешением в одном опыте, упрощение синхронизации с началом исследуемого процесса (со схемой подрыва), минимизацию риска полной потери экспериментальной информации в случае отказа или повреждения одной видеокамеры, что особенно важно при работе в полигонных условиях.