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频闪仪的发展背景及其用途

时间:2020-04-23 点击次数:385

一、发展背景

1945年,德国德雷罗(DRELLO)公司成功开发、制造出世界上首台应用在纺织机上的频闪检测仪,从此频闪仪被广泛应用于各工业领域。频闪仪是每隔一定时间发出一次闪光,利用人眼睛的视觉暂留,使动态的物体静止化。

视觉是靠眼睛的晶状体成像,频闪仪的视觉暂留现象首先被中国人发现,走马灯便是据历史记载中早的视觉暂留运用。宋时已有走马灯,当时称"马骑灯"。随后法国人保罗 罗盖在1828年发明了留影盘,它是一个被绳子在两面穿过的圆盘。盘的一个面画了一只鸟,另一面画了一个空笼子。当圆盘旋转时,鸟在笼子里出现了。这证明了当眼睛看到一系列图像时,频闪仪闪一次保留一个图像。

20世纪60年代后,频闪仪做为一种在线检测工具,开始在造纸,印刷及钢铁行业得到迅速普及,控制市场过程中可能出现的质量缺陷。以DRELLO为领导的频闪仪已经进入涉及二十几个工业领域和行业应用,如:摄影技术、封闭空间内动态过程的视频分析、气蚀实验、雾化研究、轮胎研发、灯丝振动、水表计量、细胞观测等。

二、中国发展

频闪仪的应用技术于20世纪70年代在中国出现,受功率和精度限制,国产频闪仪只应用于低端印刷企业。
  进入90年代,频闪仪在中国的发展可谓是一日千里,随着印刷业在中国的发展,越来越多的印刷企业开始使用频闪仪,在低端印刷企业,国产频闪仪凭借价格优势,各种型号款式的国产频闪仪开始大量生产。但是,国产频闪仪在制作工艺,产品精度和强度上仍然差距巨大。产品功率仅仅处于几瓦几十瓦的制作能力,大大制约了频闪仪国产行业的发展壮大。德国DRELLO,在几十年前就可以制作单灯千瓦级功率,照射强度10个焦耳,闪光频率每秒4000闪等多种款式和用途的频闪仪。随着国内经济规模的发展,中国企业在了解德国产品的实力的同时,已经开始大批量的使用先进国家的产品和技术来解决生产和研发中的问题

三、频闪仪基本概念

简单地讲,频闪光源是指一种可以快速闪动的光源。而频闪仪则是指可以用来产生这种光源的仪器,通常用来观察快速移动或者震动物体,使高速运动物体看上去像静止的一样。

频闪仪可以产生非常短的光脉冲,其持续时间只有1/100000秒。这些高亮度的短暂闪光把高速运动物体的图象“静止”在人的视网膜上,使人的大脑得到一个非常清晰,静止的图象。当物体继续移动时,你就可以看到一幅幅静止的图象就像你在迪斯科舞厅看到的在频闪灯下跳舞的人一样。

大多数的人都能把频闪光源与迪斯科或者那些用来检测马达运转的光源联系起来。在这些应用当中,频闪的频率都比较低,人们可以很轻易地感觉到频闪,因为每次闪动中间间隔的时间都比较长。在这些应用当中,频闪光源的频闪频率一般都在10-30次/秒左右。所以看上去会有一种明显抖动的感觉,这就是所谓的闪动效应。

当一个物体在你面前经过的时候,你的肉眼根本没时间进行聚焦。所以呈现在你眼前的将是一片模糊的景象,模糊的程度取决于运动物体的运动速度和运动物体距离你眼睛的距离。一个比较容易解释的例子就是:高速运动的风扇的叶片,在叶片转动时,人的肉眼只能看到一片模糊,俗称运动模糊现象。

当一个物体以100米/分钟的速度运行时,人的肉眼就完全无法看清运动物体了,而当运动物体的移动速度在50-100米/分钟时, 人的肉眼勉强可以看见运动物体,但将非常吃力。在高速运动物体面前,人眼的局限性开始暴露出来:无法对高速运动物体进行有效的聚焦。人眼的视觉形成过程类似于照相机的成像过程。当胶片上的化学物质被暴光后,形成影象留在底片上。当你要拍摄的物体在运动时,所拍摄的图象是模糊的。为了使所拍摄的图象更清晰,摄像师就需要增加照相机的快门速度,更快的快门速度可以减少光线透过镜头作用到胶片上。快门打开的时间越短,运动物体在拍摄期间的运动位移也就越小,因而图象越清晰。但显而易见的是,我们无法去改变人眼的“快门”,因此,我们必须找到另外一种形式的可以“增加”人眼快门的方法。频闪光源的短暂脉冲光使运动物体在脉冲光的持续时间内静止下来的效果类似于照相机的快门功能。Unilux频闪仪脉冲光源的持续时间只有10-20微秒,激发人的视网膜,产生一种运动物体静止的效果。一个运动速度高达600米/分钟的物体在这个瞬间也就移动了0.1毫米,这个几乎可以忽略不记的位移在人眼看来就像静止的一样,模糊消失了,取而代之的是非常清晰的图象。当增加频闪仪的频闪频率的时候,在你的眼前将形成一系列的清晰图象。

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