Устройство для регистрации быстропротекающих процессов

 

Изобретение касается сверхскоростной фотографии и может быть использовано для регистрации процессов длительностью менее 10<SP POS="POST">-9</SP> - 10<SP POS="POST">-1</SP>° с при проведении научных исследований. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства. Для этого устройство временной развертки сигнала выполнено в виде волоконных световодов 2 различной длины. В состав предлагаемого устройства входят также контактный фотоаппарат 10, блок питания 11, генератор затворных импульсов 12, подключенный к электронно-оптическому преобразователю. 1 п.ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ.

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (11) (51) 4 С 03 В 39/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМ,К СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4155531/24-10 (22) 03. 12. 86 (46) 15.09.89. Бюл. 1(34 (71) Харьковский государственный университет им. А.И. Горького (72) А.Ю. Кропотов, В. T ..Колесник и В.В.Черный (53) 778.534.84 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 1177865, кл. Н 01 J 31/50, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ БЫСТРОПРОТЕКАЮЦИХ ПРОЦЕССОВ (57) Изобретение касается сверхскоростной фотографии и может быть использовано для регистрации процессов длительностью менее 10 — 10 с при проведении научных исследований. Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства. Для это-. го устройство временной развертки сигнала выполнено в виде волоконных световодов 2 различной длины. В состав предлагаемого устройства входят также контактный фотоаппарат 10 блок питания 11, генератор затворных импульсов 12, подключенный к электронно-оптическому поеобразователю.

1 з.п. ф-лы, 2 ил.

3 1508139

Изобретение относится к сверхскоI ростной фотографии и может быть использовано для диагностики быстропротекающих процессов при проведении научных .исследований, преимущественно для регистрации процессов длйтель" ностью менее 10 -10 с.

Цель.изобретения — расширение функциональных возможностей устрой- 10 ства путем обеспечения возможности регистрации сигналов от объектов в широком спектральном диапазоне, а также по функциональной зависимости от времени. l5

На фиг. 1 схематически представлено предлагаемое устройство; на фиг.2"схема регистрации процесса.и его изображение в пространстве, пример, Устройство для регистрации быстро- 20 протекаюцих процессов (фиг.l) содержит систему объективов, световоды 2, имеющие различную длину, электроннооптический преобразователь ЭОП) 3 с волоконно-оптическими дисками 4 и 5 соответственно на входе и выходе и усилителем яркости на МКП 6. фотокатод 7 ЭОПа нанесен на внутреннюю поверхность входного диска 4, а люминисцентный экран 8 — на внутреннюю поверхность диска 5, В состав устройства входит также световод 9, контактный фотоаппарат 10, блок 11 питания ЭОП, генератор 12 затворных им-, пульсов, устройство 13 синхронизации, 35 регулируемая линия задержки (РЛЗ) 14 и кабели 15 связи. Блок питания ЭОП предназначен для создания фокусирующего и ускоряюцего напряжения на фокусирующем электроде 16 ЭОПа. Устрой- 40 ство 13 синхронизации предназначено для временной привязки запуска ЭОПа к самому процессу.

Объективы 1 расположены в пространстве на таком одинаковом расстоя- 45 нии от объекта съемки., так, чтобы влияние пространственного параллакса или было незначительным или удовлетворяло требованиям эксперимента. В частности, это условие реализуется при расположении объективов 1 íà по-" верхности сферы радиусом R при условии R)>1 где 1 — линейные размеры области, занимаемой исследуемым про04 У ло 55 вые размеры системы объективов относительно области процесса. Волновые световоды 2 расположены за объективами 1 на одинаковом расстоянии от объективов так, чтобы на каждый световод проецировалось изображение всего исследуемого процесса. В этом случае все объективы одновременно строят одно и то же иэображение процесса на торце каждого световода, Вторые торцы световодов подсоединены к входному окну ЭОПа, где обеспечен контакт световодов с оптическим диском 4. Выход

ЭОПа соединен с контактным фотоаппаратом 10 световодом 9.

Устройство работает следующим образом.

По мере развития процесса во времени изображение процесса строится объективами 1 на торцах световодов.

После того, как иэображение процесса сформировалось в началах каналов,оно начинает распространяться вдоль световода со скоростью, определяемой диэлектрической проницаемостью материала световода. Импульсом синхронизации от устройства 13 синхронизации через РЛЗ 14 запускается генератор 12 затворных импульсов, который открывает ЭОП на время экспозиции ма

Изображения различных фаз процесса, имеющиеся в этот момент на фотокатоде ЭОПа, преобразуются в электронные, усиливаются и передаются на экран 8

ЭОПа, откуда по световоду 9 передаются на контактный фотоаппарат 10. С помоцью РЛЗ 14 осуществляется выбор момента включения ЭОПа в зависимости от требований эксперимента. Поскольку длина всех каналов различная, то изображения одной и той же фазы процесса появляются на концах световодов (а соответственно, и на выходе

ЭОП) в разное время, т.е. одновременно на концах каналов наблюдаются изображения различных фаэ исследуемого процесса. Таким образом, за время экспозиции йэ„ „ на фотоприставке регистрируются и фотографий различных временных фаз процесса.

Пример. Пусть проведение исследуемого процесса JI во времени описывается функцией f(t) в виде треугольника на фиг.2 (t, — начало процесса, t — его конец) и регистрируется системой фоторегистрации, имеющей объектив О, оптический канал передачи изображения от объектива к фоторегистратору ОКПИ и быстродействующий фоторегистратор б. Изображение процесса строится объективом О на входе ОКПИ. После того, как иэоб89

5 15081 ражение сформировалось в начале ОКПП, оно начинает распространяться вдоль канала со скоростью, определяемой диэлектрической проницаемостью Я среды ОКПИ. При этом за время, равное

S длительности Т процесса, свет распространился в ОКПИ от начала канала на расстояние Т -с f (где с — скорость света в вакууме), т.е. иэобра- 1Q жение процесса занимает в этот момент в пространстве канала область длиной L где с (Г 15 которая распространяется вдоль канала со скоростью U = — — — . с

Т

Разобьем область L íà h частей и пронумеруем их от до и считая от

20 начала канала, тогда каждая часть длиной

h,L (2) п.Д .несет в себе информацию о ходе процесса за дискретный промежуток времени длительностью

Ы. -1Т Т

b T = — --- — m m— —, (3) с и 30 а область пространства, расположенная на расстоянии l„от начала OKJlH в диапазоне

25 (К вЂ” 1)аL cl KKL (4) 35 в себе информацию о в течение интервала

lк 4Г содержит процесса ходе времени

ht к (5) I

Наиболее легко реализуемым и позволяющим получить максимальную инфо P

5g мацию является такой режим съемки, .при котором фотографирование процесса производится с одинаковой экспозицией в каждом канале, поскольку в этом случае во всех каналах фоторегистрации мОжнО испОльзовать Один канал управления работой фоторегистраторов и один фоторегистратор, а длины ОКПИ выбирают исходя из соот- ношения или (К 1)Т Кт и 6tê 6 ° (6)

Таким образом, в различных областях пространства ОКПИ на длине L одновременно присутствует информация проведении исследуемого процесса в различные моменты времени. Если теперь одновременно произвести фотографирование событий на всех и участках

ДL, то получим и фотографий различных временных фаз процесса.

Во избежание искажения информации, получаемой с каждого участка h,t вре,мя. экспозиции t „ „ необходимо выбрать таким, чтобы изображения различ" ных фаз процесса, регистрируеьых в соседних каналах, не прекрывались, т.е.. время экспозиции „с„ не должно превышать время, эа которое свет проходит участок ОКПИ длиной l„, т. е. эк к ° (7)

Построив систему фоторегистрации из и каналов, в каждом из которых длина ОКПИ удовлетворяет условию (5), и выбрав время экспозиции согласно условию (7), можно произвести одновременную регистрацию нескольких вре-. менных фаз процесса.

Количество К (К = 1,2, ...) каналов, оптические длины ОКПИ l к и время иции эксп выбир чтобы обеспечить получение максимальной информации об исследуемом процессе. В частности, для регистрации всего процесса (фиг.2) необходимо выбрать длины каналов ОКПИ такими, чтобы разность длин первого и последнего ОКПИ была меньше или равна длине L изображения процесса — расстоянию, которое свет проходит в ОКПИ за время, равное длительности Т всего процесса:

1 — 1

Т с

ГГ (8)

В этом случае, сфотографировав в момент прихода изображения на конец и-го канала одновременно изображения на концах всех каналов, получим фотографию начала (на и-м канале) и конца. (на первом канале) процесса. Длины промежуточных каналов ОКПИ выбирают в соответствии с (5) так, чтобы зарегистрировать необходимые временные фазы процесса. При этом условие (5) можно использовать с учетом (3) и (4) в виде:

К-1 КТс

Т ° с (1кc или (K 1)T с п Г и 4Г 1 .n4E, и K Tc (9) где К вЂ” номеР канала, n — количество каналов.

1508189

f(t} 2! с

- ° -1 °

::1-.. ! ! г ° !

° J.. ,!

° ° f °

° °

Составитель Г.Воробьева

Техред М. Ходанич Корректор И Л1уска

Редактор А. Огар

Подписное

Заказ 5539/49 Тираж 411

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул, Гагарина,101

1„- 1, + KbL - 1, + — — —, (10)

КТс

4Т где 1 - длина оптической линии зао держки, включенной в состав 5

ОКПИ, компенсирующая временную задержку срабатывания фоторегистраторов.

Синхронизация фоторегистраторов может осуществляться от любого канала

К, длина 1„которого удовлетворяет условию л с, а — 1 --- A— г (1 1) с Г

15 где p, - время задержки срабатывания фоторегистраторов.

Формула изобретения, 20

Устройство дпя регистрации быстропротекающих процессов, содержащее входную оптическую систему, электронно-оптический преобразователь с регистрирующим устройством, генератор. затворных импульсов, подключенный к электронно-оптическому преобразователю, а также устройство временной развертки сигнапа, расположенное между входной оптической системой и . электронно-оптическим преобразователем, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей эа счет обеспечения воэможности регистрации сигналов от объектов в широком спектральном диапазоне, а также по функциональной зависимости от времени, устройство временной развертки сигналов выполнено в виде волоконных световодов различной длины, а входная оптическая система выполнена в виде объективов, установленных на одинаковом расстоянии от объекта съемки непосредственно перед каждым световодом.