Устройство для регистрации быстропротекающих процессов

31508139Изобретение относится к сверхскоростной фотографии и может быть использовано для диагностики быстропротекающих процессов при проведениинаучных .исследований, преимущественно для регистрации процессов длйтель"ностью менее 1 О-10 с,Цель изобретения - расширениефункциональных возможностей устрой" 10ства путем обеспечения возможностирегистрации сигналов от объектов вшироком спектральном диапазоне, атакже по функциональной зависимостиот времени. 15На фиг. 1 схематически представлено предлагаемое устройство; на фиг.2"схема регистрации процесса.и егоизображение в пространстве, пример,Устройство для регистрации быстропротекаюцих процессов (фиг.1) содержит систему объективов, световоды 2,имеющие различную длину, электронно"оптический преобразователь (ЭОП) 3 сволоконно-оптическими дисками 4 и 5соответственно на входе и выходе иусилителем яркости на МКП 6. Фотокатод 7 ЭОПа нанесен на внутреннюю поверхность входного диска 4, а люминисцентный экран 8 - на внутреннюю 30поверхность диска 5, В состав устройства входит также световод 9, контактный фотоаппарат 10, блок 11 питания ЭОП, генератор 12 затворных им-,пульсов, устройство 13 синхронизации, 35регулируемая линия задержки (РЛЗ) 14и кабели 15 связи. Блок питания ЭОПпредназначен для создания фокусирующего и ускоряюцего напряжения на фокусирующем электроде 16 ЭОПа. Устройство 13 синхронизации предназначенодля временной привязки запуска ЭОПак самому процессу.Объективы 1 расположены в пространстве на таком одинаковом расстоянии от объекта съемки., так, чтобывлияние пространственного параллаксаили было незначительным или удовлетворяло требованиям эксперимента. Вчастности, это условие реализуетсяпри расположении объективов 1 на по-"верхности сферы радиусом К при условии В.)1, где 1 - линейные размерыобласти, занимаемой исследуемым про"цессом, и с = зп Ы где о - угловые размеры системы объективов относительно области процесса. Волновыесветоводы 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 экспозициимс 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 1 О. 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.П р и м е р. Пусть проведение исследуемого процесса П во времени описывается функцией Г(й) в виде треугольника на фиг.2 (й, - начало процесса, С- 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, равное5 длительности Т процесса, свет распространился в ОКПИ от начала канала на расстояние Т с/1 Я (где с - скорость света в вакууме), т.е. иэобра жение процесса занимает в этот момент в пространстве канала область длиной 1, гдес.Т 5 которая распространяется вдоль канала со скоростью Ч = --- .сЮ Разобьем область Ь на Ь частей ипронумеруем их отдо и, считая от20начала канала, тогда каждая частьдлиной.несет в себе информацию о ходе процесса за дискретный промежуток времени длительностьюДЬ 4 Т ТДТ = в- в в , (3)с и 30а область пространства, расположеннаяна расстоянии 1 от начала ОКПИ в диапазоне 25(К - 1)Д 1 с 1 с КЬТ.,(4) 35 в себе информацию о в течение интервала 1 к Е содержит процесса ходе времени(5) 1Наиболее легко реализуемым и позволяющим получить максимальную инфо Р 50 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 1 тТ---- -( ьс ( . (6) Таким образом, в различных областях пространства ОКПИ на длине Ь одновременно присутствует информация проведении исследуемого процесса в различные моменты времени. Если теперь одновременно произвести фотографирование событий на всех п участках Д 1., то получим п фотографий различных временных фаз процесса.Во избежание искажения инФормации, получаемой с каждого участка Д 1, вре,мя экспозиции .необходимо выбрать таким, чтобы изображения различ" ных фаз процесса, регистрируеьых в соседних каналах, не прекрывались, т.е время экспозицииэс не должно превышать время, эа которое свет проходит участок ОКПИ длиной 1 , т.е. эксп Дк(7)Построив систему фоторегистрации из п 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 1и время экспозиции 1выбирают такими, 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 1. изображения процесса - расстоянию, которое свет проходит в ОКПИ за время, равное длительности Т всего процесса; 1 - 1 (Т сй ( ъ ГЕ а(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:ККТс-- Т с (1( --- или (К)Т си У и 4 Г1 и 4 Е, 6 К Тс, (9) где К - номер канала; и - количество каналов.Составитель Г.Во Техред М, Ходанич еваК ктор И.Му Редактор А. Огар аж 4 Заказ 5539/4 ВНИИПИ Госуда Подпиниям и отая наб.,рытиям при ГКНТ СС 4/5 ственного комитета по нзобре 113035, Москва, Ж, Рауш ательский комбинат "Патент", г.Ужго Гагарина,10 оизводственно 11,+КЫ.-1, + --- , (О)КТсп 4 Т где 1 - длина оптической линии заодержки, включенной в состав 5ОКПИ, компенсирующая временную задержку срабатыванияфоторегистраторов.Синхронизация фоторегистраторов может осуществляться от любого канала К, длина 1 которого удовлетворяет условию л 1 -1 коЗуавВ( )с 4 Г15 где ьщ" время задержки срабатывания фоторегистраторов. формула изобретения,20Устройство дпя регистрации быстропротекающих процессов, содержащеевходную оптическую систему, электронно-оптический преобразователь с регистрирующим устройством, генератор.затворных импульсов, подключенный кэлектронно-оптическому преобразователю, а также устройство временнойразвертки 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 обеспечениявоэможности регистрации сигналов отобъектов в широком спектральном диапазоне, а также по функциональной зависимости от времени, устройство временной развертки сигналов выполненов виде волоконных световодов различ"ной длины, а входная оптическая система выполнена в виде объективов, установленных на одинаковом расстоянииот объекта съемки непосредственно перед каждым световодом.