Устройство для импульсного освещения при скоростной киносъемке

Союз Советских Социалистических РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВ йТВЛЬСТВУ п 859990(22) Заявлено 13,12.79 (21) 28.50424/18-10с присоединением заявки Нов(23) ПриоритетОпубликовано 30,08.81. Бюллетень Й 932Дата опубликования описания 300881 рм у( 3 С 03 В 15/05 Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИМПУЛЬСНОГО ОСВЕЩЕНИЯ ПРИ СКОРОСТНОЙ КИНОСЬЕМКЕ Изобретение относится к фотосъем= ке быстропротекающих процессов, в частности к устройствам скоростной кинорегистрации при визуализации не- стационарных газодинамических процессов путем фиксирования положения иэображений однократными вспышками света. Известно устройство для импульсно го освещения при скоростной киносъемке, содержащее блок питания, гаэоразрядную лампу, включенную в цепь накопительного конденсатора, блок синхронизации и запуска. Для Формирования 5 длительности свечения газораэрядной лампы в нем и гашения ее в нужный момент времени последовательно с источником света включен электрически взрываемый проводник (плавкий эле" 20 мент), разрывающий цепь питания (1).Недостатком этого устройства является наличие неопределенности отключения разрядного тока при взрыве из-эа шунтирования сопротивления 25 проводника дуговым разрядом. Если возникающие на индуктивности разрядного контура при отключении токанапряжение выше пробивного напряжения в парах металла, оставшегося на на копительной емкости ОьОс, то происходит дуговой разряд.Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретениюявляется устройство, содержащее блокпитания, газораэрядную лампу,включенную последовательно с управляемым коммутатором, например, тиратроном, в цепь формирующей линии, замкнутой на волновое сопротивление,блок управления и запуска, выход которого соединен с входом коммутатора 2),Это устройство позволяет получить на согласованной нагрузке (импульсной лампе) вспышки световой импульсацлительностью 2-5 мс с крутым фронтом и отчетливо выраженной вершиной, т.е, позволяет задать форму светового экспонирующего импульса, близко к прямоугольной. Однако с помощью такого устройства сформировать импульс тока точно прямоугольной формы невозможно, так как схема устройства Формирует импульс с наложенньзчи колебаниями на его вершине. Нестабильность амплитуды светового импульса приводит к неравномерному распределению яркости на объекте и кнестабильности плотности почернения на снимке. В результате значительно сиижается качество фотоизображения, Увеличение числа 1.С -звеньев формирующей схемы устройства приводит лишь к увеличению крутизны переднего и заднего фронтов формируемого импульса, величина же наложенных на вершине колебаний при этом изменяется незначительно. Хотя при увеличении числа (.С-звеньев в линии амплитуда колебаний в системе несколько уменьшается, но амплитуда же первого выброса навершине импульса остается постоянной. Величина амйлитуды выброса практически не зависит от числа звеньев, однако длительность 5 его уменьшается. Наличие амплитуды первого выброса малой длительности, величина которой может достигать 30-40 от амплитуды основного экспонирующего импульса, приводит к не О равномерной освещенности объекта, а следовательно к неравномерной засветке кадра по длине фотопленки.Быстрое нарастание тока во время действия короткого выброса большой амплитуды приводит к повреждению лампы. При этом значительно сокращается срок ее службы.Цель изобретения - стабилизация энергии вспышки путем получения прямоугольного экспонирующего свето- ЗО ного импульса с постоянной амплитудой тока, а также повышение надежностиУказанная цель достигается тем, что н устройство введен блок коррек- З 5 ции экспонирующего светового импульса, включенный между формирующей линией и газоразрядной лампой, соединенной одним электродом с коммутатором, а другим - с источником питания.Блок коррекции экспонирующего светового импульса выполнен в виде двухполюсника, состоящего из индуктивности, шунтиронанной сопротивлением и емкостью, и параллельно подключенной к его входу корректирующей емкости.На чертеже представлена функциональная схема устройства.Устройство содержит блок 1 питания, блок 2 управления и запуска, вход которого соединен с датчиком синхронизации (не показан), а выходс входом коммутатора 3, выполненного на металлокерамическом импульсном 55тиратроне например, ТГИ 1-100/8 или ТГИ 1-500/1 б, газораэрядную лампусоединенную одним электродом с коммутатором 3, а другим - с источником 1 питания и через блок 5 коррекции - с формирующей линией б.Блок 5 коррекции выполнен н виде двухполюсника 7-9 (Ь,-Рд; С), состоящего из индуктивности 7 (Ь), шунтированной сопротивлением 8 (Рш) и ем- у костью 9 (С 2), и параллельно подключенной к его входу корректирующейемкости 10 (С, ),Устройство работает следующим образом,В исходном состоянии емкости С(не показано) формирующей линии бзаряжены до полного напряжения от источника 1 питания.При подаче на вход блока 2 управления запускающего импульса, снимаемого с датчика синхронизации в момент воздействия начального скачкадавления, на.его выходе формируетсяимпульс с достаточно крутым фронтом и подается на вход коммутатора3, например, тиратрона, В исходномсостоянии коммутатор 3 закрыт напряжением смещения. При ноздействии наего вход синхроимпульса он замыкается. В этот момент к лампе 4прикладывается высокое напряжениеО 2-2,2 кВ,превосходящее разрушающее напряжение н постоянном режиме.Емкость 10 (С, блока 5 коррекции, предварительно заряженная донапряжения питания 0 , начинаетразряжаться через индуктивность 7 ,)и нагрузку йн = й (гЙ то, где Рндинамические сопротивлениягазоразрядной лампы 4 и замкнутогокоммутатора 3, и лампа 4 вспыхивает.Это означает начало экспонированиякадра.Причем в начальный момент токЕразряда з . д я . Еслир+Р оррЧь(с где р- волновое сопротивление линии, то в момент замыкания коммутатора 3 на нагрузке устанавливается напряжение (.( )=К к( Р ш Коеравное половине зарядного напряжения О .По мере разряда емкости 10(С )со времени ток 1.( уменьшается, аодновременно с этим нарастает общийток разряда 1 о формирующей линииб. При разряде формирующей линии бна нагрузке )= Рн формируется импульс с достаточйо крутым фронтом,но со значительными колебаниями наего вершине. Поступающий на вход блока 5 коррекции импульс, форма и прямоугольность которого могут быть ис.кажены наложенным первым выбросом,формируется с помощью включенных вразрядный контур цепи устройства последовательно двухполюсника 7,8 и 9(-Йш- С) и параллельно подключенной к его входу корректирующей емкости 10 (С, корректируется, компенсируя осцилляции и заметно уменьшая амплитуду первого выброса. Приэтом длительность фронта нарастанияамплитуды оснонного импульса изменяется незначительно. В момент окончания формирования среза амплитуды импульса на нагрузке коммутатор 3 запирается и газоразрядная лампаспонировании. В результате повышается качество изображения объекта и надежность результатов, Благодаря включению блока 5 коррекции и получению постоянства тока через нагрузку линии предлагаемое устройство может работать и в стробоскопическом режиме с частотой 3 100 вспышек/с без разрушения газоразрядной лампы (с принудительным охлаждением), что расширяет диапазон исследований.Обеспечение стабильности Формы зкспснирующего светового импульса за счет включения в устройство блока коррекции значительно увеличивает срок службы лампы при работе с повышенной энергией излучения, что повышает надежность результатов,Формула изобретения 1. Устройство для импульсного освещения при скоростной киносъемке, содержащее блок питания, газоразрядную лампу, включенную последовательно с управляемым коммутатором в цепьформирующей линии, блок управления и запуска, вход которого соединен с датчиком синхронизации, а выход с входом коммутатора, о т л и ч а ю - щ е е с я тем, что, с целью стабилизации энергии вспышки путем получения прямоугольного светового импульса с постоянной амплитудой тока, а также повышения надежности, в него введен блок коррекции экспонируюцего светового импульса, включенный между формирующей линией и газоразрядной лампой, соединенной одним электродом с коммутатором, а другимс источником питания.2. Устройство по п.1,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что блок коррекции экспонирующего светового импульса выполнен в виде двухполюсника, состоящего иэ индуктивности,шунтированной сопротивлением и емкостью, и параллельно подключенной к его входу корректирующей емкости. число звеньев линии, Г=1,8 и+,и вС в длительность формируемого импульса;1- максимальный ток в импульсе, что 40 обеспечивает получение равномерного распределения яркости на объекте, а следовательно, и плотности почернения в кадре на длине фотопленки (не показано). . 45Для увеличения оптического разрешения объекта в течение реального времени 0,1-3 мс при токе через лампу 1 = 250-500 А стабильность формы экспонирующего импульса на нагрузке выдерживается на уровне 0,1-0,6 от амплитуды, Это обеспечивает постоянство энергии вспышки по всей ширине импульса, а также стабильность и сохраняемость снимков, полученных в реальном времени при импульсном экИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе1 1. Авторское свидетельство СССР ;В 209970, кл. 6 03 В 15/05, 1966.2. Каганский И.Г. Адиабатическое сжатие плазмы в токомаке, Л., Наука, 1979, с.80-81 (прототип).(вспышка) 4 гаснет, экспонирование заканчивается. Величина индуктивности выбирается такой,что ток в ней эа время действия разрядного тока в линии увеличивается до своего максимального значения. Это создает напряжение на Йво время действия импульса такой формы, которое компенсирует колебания амплитуды первого выброса на его вершине. Емкость 9 (С) компенсирует искажения формы импульса, создаваемые паразитной ем 1 костью нагрузки Сн . Она выбирается из условия РцС, =СйщПроцесс эффективного сглаживания вершины импульса имеет место при значении параметров корректирующей цепи близко к оптимальным, которые выбираются из следующих зависимостей. В реальных условиях паразитная емкость нагрузки СС 1 и если С= С и ч=( зв, то ш =Рн =4;/С С:С 20 и С 1=Ьл/нПоследние три равенства позволяют обеспечить постоянство общего тока через нагрузку линии, при котором наилучшим образом компенсируются 25 осцилляции и амплитуда первого выброса. В результате значительно увеличивается срок службы лампы 4. Время экспонирования определяется длительностью и Формой основного импульса,. ко- Зо торые выбираются из условия согласования параметров формирующей линии и компенсации потерь на активномсопротивлении разрядного контура в течение формировании плоской вершины имипульса ,вцоИ: т 1 Ьт,в 1 где "то859990Составитель С.Коврина Редактор И.Лысогорова Техред А, Ач Корректор С. Корниенко Заказ 7544/70 Тираж 506 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий 133035, Москва, Ж-Э 5, Раушская наб., д,4/5 Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная, 4