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超高速相机的到来使人们看到许多未知世界

  超高速相机的到来使人们看到许多未知世界
  超高速相机是高速记录运动物体影像的光学摄影仪器。超高速相机以很高的摄影频率记录和的飞行姿态和事件。在火箭、航天器飞行试验中,超高速相机的胶片由抓片机构控制间歇运动,摄影时胶片不动,由快门控制曝光,曝光后胶片移动一个画幅。超高速相机的胶片是连续运动的,摄影时靠补偿机构保持被摄目标与胶片相对静止,由快门控制曝光。
  超高速相机具有广泛用途,例如:要想开发低噪音的洗衣机,就可以通过慢动作图像分析防噪音零件震动的情况,以制造更加安静的产品;在汽车的冲撞实验中,也可以验证气囊的膨胀方式是否对人体产生不佳影响。此外,还可以用来调查瓶装工厂的机械故障原因、了解混凝土的破坏、昆虫翅膀的振动、爆炸发生时的冲击波等详细过程。
  超高速相机已广泛应用于全世界范围内的各个领域。对于任意场景下的高速运动/超高速运动分析,超高速相机均以超凡的像素和超高的拍摄速率给予上乘呈现。超高速相机已广泛应用于显微、燃烧、爆炸、冲击、碰撞、振动、喷雾、电弧、焊接、锡焊、材料测试、生物力学、流体力学、裂纹扩展、弹性分析、机械设计、贴片加工、切削加工、生产线故障诊断、气固两相流试验、高压放电试验、霍普金斯杠杆实验、跌落试验、爆破试验、弹道分析等。
  当物体的移动速度等于或大于声速时(即突破音障),物体移动速度则超过了其产生的空气压力波。此时,压力波无法迅速传播出去,逐渐在物体的迎风面上累积而形成激波面。在激波面上,声学能量高度集中,产生类似于雷声的短暂而极其强烈的爆破声,称为“音爆”。近年来,利用超高速相机有史以来**次捕捉到光脉冲的“音爆”画面,并称“该技术有望用于监测大脑神经元放电以及脑内活动成像”。
  为了可视化捕获这些难以捉摸的光散射现象,研究人员开发出一种超高速相机,能够在单次曝光中以每秒千亿帧的速度捕获图像。研究者利用这种创新性的超高速相机捕获了激光脉冲散射现象的三个不同的视角:一个是场景的直接图像,另外两个记录了激光散射现象的时态信息,以便研究人员逐帧地重建光散射的过程。
  研究者“对每帧单独的图像都标记了不同的条形码”,所以,即使在数据采集过程中图像都混在一起了,研究者也能将其整理出来。其实,当前还有其他超高速成像系统能够捕捉此类现象,然而这些系统通常都需要记录数百或数千次曝光画面才能真正捕捉到。相比之下,研究者此次提出的超高速相机系统仅需一次曝光就能捕捉超高速现象的画面。
  超高速相机这种简单、高效的新型技术有助于捕获那些复杂、不可预测的事件及现象,那些可能不会以完全相同的方式重复发生的事件及现象。研究人员称,超高速相机有望在复杂的生物医学背景中(如活组织或流动的血液)实时捕获超快速事件或现象。

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