ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Киносъемка из "Экспериментальные методы исследования гидродинамики двухфазных систем в инженерной химии" Метод киносъемки по сравнению с методом фотосъемки дает возможность фиксировать последовательность мгновенных положений исследуемого объекта, достаточно быстро меняющего во времени свою форму и пространственные координаты. В зависимости от частоты смены кадров киносъемку подразделяют на обычную (до 100 кадр/с) и скоростную (до 10 кадр/с). Однако в дальнейше.м, как это нередко делается, мы будем использовать понятие высокоскоростная киносъемка во всех случаях, когда частота кадров будет превосходить 100 кадр/с. [c.30] Необходимая частота кадров и, следовательно, обо1рудова-ние для киносъемки выбираются экспериментатором в соответствии со скоростью развития во времени исслсдуемого физического явления, а также г конкретными задачами эксперимента. В общем случае при прочих равных условиях чем больше частота кадров, те.м более детальную информацию. можно получить от объекта, который исследуется методом киносъемки. [c.31] Применение киносъемки ограничивается общи.м для всех оптических методов замечанием — объект исследования должен находиться в поле видимости, чго требует применения специальных моделей. [c.31] В работе [199] киносъемка движения пузырей проводилась синхронно с измерением поля температур в псевдоожиженном слое. [c.32] Примером исследования методом киносъемки движения меченых частиц, взвешенных в потоке жидкости в плоской модели аларата, является работа [140]. Авторам этой работы в качестве твердых частиц использовались алюминиевые диски диаметром 8-10 м и толщиной 38-10 м. Общее число дисков в двумерном псевдоожиженном слое составляло 200 штук, из которых 15 были окрашены в иной цвет. Кинематическая вязкость растворов варьировалась от 1-10 до 50-10 8 м с (90% глицерина и 10% воды) и критерий Архимеда изменялся соответственно от 1,3-10 до 4,7-10 . Движение окрашенных частиц изучалось путем киносъемки всего слоя в целом с частотой 35- -48 кадр/с и последующего покадрового просмотра увеличенных проекций на экране. По отметкам последовательных положений центра меченой частицы на каждом последующем кадре строились ломаные линии, характеризующие траекторию частицы. Для определения средних скоростей меченых частиц по их траекториям фотометрировались 100—150 кадров, снятых для каждого исследованного гидродинамического режима. [c.32] Как уже указывалось в начале параграфа, для получения более детальной информации об исследуемом процессе применяется высокоскоростная киносъемка. Рассмотрим технические вопросы, связанные с ее использованием источники освещения, методы измерения времени, системы управления установкой высокоскоростной киносъемки, а также некоторые вопросы автоматизации обработки данных измерения. [c.32] В качестве источников света непрерывного действия применяются как обычные лампы накаливания, так и газоразрядные лампы сверхвысокого давления, угольная дуга высокой интенсивности и т. д., а в последнее время стали использоваться и оптические квантовые генераторы, которые в отличие от других источников излучают когерентный свет. [c.33] Для съемки с частотой кадров более нескольких тысяч в секунду наиболее удобны сточники света, дающие П-0 б-разный световой импульс, в качестве которых можно использовать многие импульсные источники. Из них наибольшее распространение получили источники света, в которых происходит конденсированный разряд в газе. При искровом разряде можно получить вспышки длительностью 10 —10 с с высокой яркостью [3, 4, 17, 153]. [c.33] В качестве импульсных источников света при высокоскоростной киносъемке могут быть использованы также оптические квантовые генераторы (лазеры). Большим преимуществом лазерных источников света в этом случае является высокая яркость излучения, возможность получения серии световых импульсов с высокой частотой повторения. Причем наибольший практический интерес представляют лазеры, работающие в области длин волн, соответствующих спектральной чувствительности современных кинопленок. К числу таких источников относятся лазеры на рубине с длиной волны 6943 А. Высокая монохроматичность луча лазера дает возможность применять в измерительных схемах более дешевую оптику, не скорректированную на хроматические аберрации. Новые возможности появляются при использовании лазеров с регулируемой частотой повторения импульсов. Устройство, позволяющее регулировать частоту импульсов лазерного источника света, было описано в работах [89, 162]. [c.33] Малая длительность световых импульсов, характерная для лазеров, необходима для получения четких изображений при больших скоростях объекта исследования. [c.33] К устройствам измерения скорости вращения механизма кинокамеры относятся тахометры (центробежные, магнитные и электрические) и датчики (индукционные, магнитоэлектрические и фотоэлектрические). Использование подобных устройств при высоких скоростях ъeмjiи затруднительно, поэтому в современных кинокамерах значительно чаще применяются устройства второго типа. Устройства для нанесения на кинопленку временных меток обеспечивают регистрацию исследуемого процесса не только в пространстве, но и во времени. Регистрируемое время в процессе съемки позволяет определить как истинную частоту съемки, так и различные временные величины. Принципиально для регистрации времени при киносъемке существуют две возможности фиксация меток времени в поле кадра (например, путем съемки часов, маятника, метронома, импульсного источника света или цифровых индикаторов электронных часов) и нанесение меток времени на кинопленку вне поля кадра (например, на краю пленки вдоль перфорации). Запись времени в поле кадра имеет тот недостаток, что полезная площадь кадра значительно уменьшается (на треть или половину), так как изображение циферблата или табло счетчика занимает в кадре сравнительно много места. В случае фиксации меток времени вне рамок изображения все поле кадра сохраняется для съемки изучаемого объекта и благодаря этому масштаб и детальность изображения могут быть значительно большими. [c.35] Светомаркировочные устройства для записи меток времени вне поля кадра могут быть классифицированы по двум основным признакам по типу применяемого в них источника света и способу перерыва экспонирования его точечного изображения. В светомаркировочных устройствах находят применение лампы накаливания, искровые источники света, ксе-ноновые лампы, цифровые индикаторы тлеющего разряда, электронно-лучевые трубки, неоновые и аргоновые лампы, светодиоды, светодиодные цифровые элементы и лазеры. [c.35] Необходимо отметить, что определение значения координаты времени с помощью временных меток более распространено по сравнению с определением координаты времени с помощью устройств, измеряющих скорость движения пленки, поскольку первый метод более прост. [c.35] Определение координаты времени сводится к простому счету временных меток определенного разряда (1, 10, 100, 1000 Гц). Выбор оптимальной частоты меток зависит от длины участка кинограммы. [c.36] Предлагаемая методика временного анализа кинограмм позволяет получить точность определения координаты времени, сравнимую с Т0ЧН0СТ11Ю получения нросгранствеиныч координат. В работах [63, 97] были проанализированы погрешности измерения времени с помощью отметчика времени в камере СКС-1, нашедшей широкое применение в практике экспериментального исследования гидродинамики двухфазных сред. [c.37] Погрешность измерения времени может возникнуть также и вследствие непостоянства скорости протяжки кинопленки. [c.37] Определение расстояния между метками в кадрах также может быть неточным, например с погрешностью 5% при частоте съемки 1000 кадр/с и 1,25% при частоте съемки 4000 кадр/с. Величины ошибок при определении длительности процесса по целому числу меток приведены в табл. 2. [c.38] Запись десятичной шкалы времени от специального кварцевого генератора временных интервалов [63] устраняет перечисленные ошибки, возникающие при дешифровке записи, кроме того, облегчается сама дешифровка. Уменьшение погрешностей обусловлено высокой стабильностью (10 ) кварцевого генератора и записью импульсов прямоугольной формы с частотой следования 10000, 1000, 100, 10 и 1 Гц. Запаздывание зажигания устранялось запнткой неоновой лампы через высоковольтный транзисторный ключ. При этом точность результатов киноизмерений повышалась на два порядка. [c.38] Вернуться к основной статье