Стробоскоп что это такое фото
Стробоскоп
Из Википедии — свободной энциклопедии
Стробоско́п (от греч. στρόβος — «кружение», «беспорядочное движение» и σκοπέω — «смотрю») — прибор, позволяющий быстро воспроизводить повторяющиеся яркие световые импульсы.
Стробоскопом также назывался прибор для демонстрации движущихся рисунков, изобретённый в 1832 году учёным Жозефом Плато.
Современный стробоскоп часто используется на вечеринках, дискотеках и концертах.
Музыкальный стробоскоп — один из вариантов светодинамической установки для дискотеки, использующий вспышки с разной частотой импульсной лампы.
Также стробоскоп — прибор для наблюдения быстрых периодических движений, действие которого основано на стробоскопическом эффекте.
Стробоскоп
Стробоскоп (от греч. στρόβος — «кружение», «беспорядочное движение» и σκοπέω — «смотрю») — прибор, позволяющий быстро воспроизводить повторяющиеся яркие световые импульсы. Первоначально был игрушкой.
Часто используется на вечеринках, дискотеках и концертах.
Музыкальный стробоскоп — один из вариантов светодинамической установки для дискотеки, использующий вспышки с разной частотой импульсной лампы.
Также стробоскоп — прибор для наблюдения быстрых периодических движений, действие которого основано на стробоскопическом эффекте.
Содержание
Устройство
Первые стробоскопы представляли собой источник света с помещённым перед ним обтюратором: двумя непрозрачными дисками — неподвижным и вращающимся — с узкими прорезями. Когда прорези совмещались, исследуемый с помощью стробоскопа объект освещался. В современных стробоскопах используются газоразрядные импульсные лампы, а также импульсные лазеры. С появлением в последнее время ярких и сверхъярких светодиодов их также стали успешно применять в стробоскопах.
Стробоскопический эффект
Стробоскопический эффект — зрительная иллюзия, возникающая, главным образом, в кинематографе и телевидении в случаях, когда частота киносъемки и проекции близка к частоте отображаемого процесса. Например, при вращении колеса повозки на экране может казаться, что оно неподвижно или даже вращается в обратную сторону. Это происходит из-за того, что одинаковые спицы колеса за время съемки одиночного кадрика проходят угол, примерно равный или незначительно меньший, чем угол между ними. Аналогичное явление можно наблюдать при работе стробоскопа в темном помещении. На стробоскопическом эффекте была основана регулировка скорости вращения диска проигрывателей грампластинок: при точной настройке изображение ребристой поверхности диска, освещаемое стробоскопом, должно было казаться неподвижным. Также, действие некоторых типов тахометров основано на стробоскопическом эффекте. Стробоскопический эффект считается искажением второго рода при записи и воспроизведении изображений и имеет ту же природу, что явление муара в телевидении или цифровой фотографии. Полностью избавиться от стробоскопического эффекта в кино и телевидении практически невозможно. Можно уменьшить его интенсивность увеличением частоты киносъемки и проекции или увеличением смаза единичного изображения (кадрика) путем увеличения выдержки, зависящей от угла раскрытия обтюратора.
Стробоскопический эффект очень опасен на производстве в условиях машиностроительных цехов: при определенном стечении обстоятельств и освещении цеха газоразрядными лампами, возможна иллюзия того, что стремительно вращающиеся части станка кажутся абсолютно неподвижными. В условиях цеха, когда из-за зашумленности определить движение предметов можно только визуально, это может стать причиной мгновенной гибели или увечья. Для предотвращения этого, освещение цехов газоразрядными лампами должно производиться с питанием нескольких цепей осветительных ламп от разных фаз.
Для чего нужен стробоскоп?
Стробоскопическое освещение широко применяется в тех областях промышленности, где оператор должен наблюдать за процессом производства, но наблюдение затруднено из-за эффекта смазывания. Настройки стробоскопа и получаемый результат будут зависеть от области промышленности, процесса, продукта и внешнего освещения.
Что такое стробоскопическое освещение?
Стробоскоп – это источник света, который мгновенно загорается и потухает. Это инструмент для демонстрации и настройки движущихся или вибрирующих объектов с помощью подсвечивания их импульсными лампами для создания эффекта неподвижности.
Стробоскоп был изобретён в 1836 году Жозефом Антуаном Фердинаном Плато, профессором Гентского университета (Бельгия). В 1931 году профессор Массачусетского Технологического Института д-р Гарольд Юджин Эджертон разработал ксеноновую импульсную лампу. Благодаря этому изобретению стробоскоп получил применение ещё и в фотографии, а также во многих областях коммерции и промышленности.
Стробоскопическая лампа производит очень короткую вспышку света длиною в одну стотысячную секунды. Благодаря коротким вспышкам высокой интенсивности изображение предмета «застывает» на cетчатке глаза, создавая чёткий стоп-кадр. Если предмет продолжает двигаться, его движение воспринимается как серия стоп кадров, будь то движение бейсбольного мяча или танец человека под светом стробоскопа на дискотеке.
В основном люди сталкиваются с действием стробоскопа на дискотеках или при проведении осмотра двигателя с помощью стробоскопических ламп. В таких случаях частота вспышки достаточна низка, поэтому человек может с лёгкостью проследить паузу между вспышками лампы. При этом прибор, как правило, работает с частотой 10-30 вспышек в секунду (10-30 Гц) и создаёт эффект мерцания.
Когда лампа стробоскопа превышает скорость 60Гц, вспышки появляются настолько часто, что человеческий глаз не улавливаем момент включения/выключения света. Таким образом больше не ощущается раздражающего мерцания, как в вышеуказанных случаях.
Работа стробоскопов с частотой выше 60Гц внешне ничем не отличается от освещения люминесцентными лампами или лампами накаливания, кроме того, что стробоскоп освещает движущийся предмет, создавая его чёткое изображение, на котором фокусируется глаз.
Как работает стробоскопическая лампа?
Когда предмет движется быстро, то глаза не могут сосредоточиться на нём. В зависимости от скорости движения предмета по отношению к расстоянию от смотрящего предмет может казаться размытым (расплывчатым) изображением. Например, лопасти вентилятора при вращении кажутся полупрозрачной плоскостью. Наблюдатель пытается сконцентрироваться на лопастях, но так как они продолжают движение, глаза получают только размытую картинку:
Попытки сконцентрироваться на движущемся предмете ясно демонстрируют нам ограниченность нашего зрения. Реагирование глаза на свет можно сравнить с реакцией химических веществ на плёнке фотоаппарата. Когда свет попадает на химические вещества, они активируются и формируют изображение на плёнке. Если фотографируемый объект движется слишком быстро, изображение получается смазанным. Чтобы решить эту проблему, фотограф увеличивает выдержку затвора. При короткой выдержке сокращается время активации светом химического материала. Так как затвор открыт на меньший интервал времени, объект лучше фиксируется и получается менее размытым на плёнке. Таким образом, фотограф получает более чёткое изображение. Очевидно, что мы не можем увеличить частоту восприятия наших глаз, поэтому нам необходимо подобрать подходящий фотографический затвор, который не произведёт разрушающий, раздражающий или ограничивающий наши возможности эффект.
Вспышка стробоскопической лампы замораживает движение предмета так же, как это делает затвор фотоаппарата. На вспышку длиною 10-30 мкс сетчатка глаза реагирует как на стоп-кадр. Объект, движущийся со скоростью 600 м/мин, проходит расстояние в 0,1 мм за это время, и оно представляется настолько ничтожным, что глаз воспринимает его как отсутствие движения. Таким образом устраняется эффект размытости и повышается контрастность, которая имеет решающее значение для выделения и распознавания предмета. При увеличении частоты вспышки в поле зрения глаза прокручивается последовательность изображений, которая стимулирует выявление и идентификацию дефектов. Когда глаз видит один и тот же дефект несколько раз, он сосредотачивается на нём и дефект отпечатывается в сознании.
Синхронизация стробоскопической вспышки
При изменении времени появления вспышки стробоскопа или интервалов между вспышками (частоты вспышек) движущийся или вращающийся объект может казаться:
В вышеупомянутом примере с вентилятором лопасть будет казаться неподвижной, если вспышка будет синхронизирована с определённым положением лопасти при вращении. Это происходит оттого, что стробоскопическая вспышка отображает одно и то же изображение на сетчатке глаза. Поскольку сетчатка не видит движения лопастей между импульсами стробоскопа, глаз воспринимает это как состояние покоя.
Если стробоскоп синхронизирован на частоту вспышек, немного превышающую скорость вращения вентилятора, то лопасть не будет успевать принимать то же положение при возникновении следующей вспышки. В таком режиме на сетчатке глаза будет отображена последовательность положений лопасти с отклонением назад в каждом последующем кадре. Поэтому будет казаться, что вентилятор медленно движется в обратном направлении.
Рис1: Если кажется, что вентилятор движется в обратную сторону, то частота стробоскопической вспышки выше скорости вращения лопастей:
Если стробоскоп синхронизирован на частоту вспышек, немного отстающую от скорости вращения вентилятора, то лопасть будет вставать в то же положение раньше возникновения следующей вспышки. В таком режиме на сетчатке глаза будет отображена последовательность положений лопасти с отклонением вперёд в каждом последующем кадре. Поэтому будет казаться, что вентилятор медленно движется вперёд.
Рис2: Если кажется, что вентилятор движется вперёд, то частота стробоскопической вспышки ниже скорости вращения лопастей:
Наблюдение за технологической линией без отпечатанного изображения
При наблюдении линейно движущейся линии, например, при обработке стали, можно наблюдать аналогичный с вентилятором алгоритм.
При наблюдении технологических линий важно поддерживать частоту вспышки выше значения 50-60 Гц. Так как при отсутствии повторяющегося шаблона глаза не могут зафиксироваться, необходимо преодолевать частоту мерцания. В таком случае устанавливается такая частота вспышки лампы, которой будет достаточно, чтобы зафиксировать «зернистую структуру» поверхности. Обычно частота составляет 65 до 85 вспышек в секунду, что значительно превышает обнаруживаемую частоту мерцания. Зерновой рисунок металлической поверхности на полосе может казаться неподвижным или «плавающим». Увеличивая или уменьшая частоту вспышки, вы можете передвигать зернистую структуру вперед или назад по полосе. После того, как вы зафиксировали зернистую структуру, любой дефект, выбивающийся из
обычной схемы прокатки, будет легко обнаружить. Такая зернистая структура является результатом процесса шлифовки валов конвейера при прокатке, которые передают свой рисунок прокатываемому материалу.
Возможно, вы столкнётесь с материалом без зернистой структуры. Например, такое можно наблюдать, когда поверхность валов конвейера гладкая, т. е. они изготовлены из нержавеющей стали высокого качества. В таком случае рекомендуется настроить частоту вспышек выше 70 Гц.
Инерция зрения
Существуют ошибочные представления о работе стробоскопов, которые необходимо прояснить.
Часто с работой стробоскопа ассоциируется мерцание. Благодаря феномену инерции зрения при высокой частоте вспышки мерцание не наблюдается. Лампа стробоскопа быстро включается и выключается каждую секунду, при этом каждая вспышка длится только 10 мкс за импульс. Из математического соотношения видно, что свет практически никогда не включён. Даже при частоте 60-100 Гц лампа находится в выключенном состоянии 99% времени. Тем не менее, глаз поглощает свет подобно тому, как губка впитывает влагу. Губка впитывает влагу быстро, но испаряет её очень медленно. Вспышка света активирует химические вещества глаза. Когда свет выключается (или в нашем случае в промежуток между вспышками) реакция на химические вещества угасает экспоненциально и занимает 350 мс до полного угасания.
При частоте вспышки выше 60 Гц химические вещества активируются заново быстрее, чем угасает свет, поэтому глаз не улавливает пауз между вспышками. Фотохимический процесс глаза, заключающийся в удерживания света, называется «инерцией зрения».
Каждый световой импульс освещает предмет только в течение одной стотысячной секунды или при частоте 60 Гц 6/10 000 секунды. Но при частоте выше 50-60 Гц благодаря инерции зрения промежутки темноты нивелируются и предмет кажется непрерывно освещённым.
Именно из-за инерции зрения вы не замечаете отдельных кадров кино- или телеизображения, частота которых не превышает 48-60 вспышек в секунду. Ниже представлен раскадровка обычного кинофрагмента. По этой же причине вы видите пятно после того, как вы делаете снимок с включённой вспышкой фотокамеры. Вспышка перегружает химическую реакцию сетчатки глаза, и пятно остается там на какое-то время.
Наблюдение за технологической линией печати
В определённых областях применения, таких как полиграфия, частота вспышки, скорее всего, будет ниже 50 Гц и световой импульс будет заметен. И в этом случае благодаря инерции глаза вы не будете испытывать дискомфорт, потому что передаваемое на сетчатку глаза изображение будет оставаться там до тех пор, пока следующая вспышка не обновит изображение.
Подобно лопастям вентилятора, синхронизированным со вспышкой, печатная серия также будет казаться неподвижной. Глазам станет дискомфортно, только когда частота будет ниже 20 Гц. Тем не менее, такая частота вспышки допускается и в определённых случаях понижается до 5 Гц.
Яркость против чёткости
Многие люди считают, что если на поверхность быстродвижущегося объекта падает большое количество света, то дефекты этого объекта будет легче рассмотреть.
Вернёмся к описанию работы глаза, когда на плёнке фотоаппарата появляется размытый снимок из-за продолжительности движения во время открытия затвора. Если вы не можете управлять выдержкой камеры (или глаза в данном случае), всё, что вы получаете от яркого света – это более яркий эффект смазывания.
Поскольку у глаза нет затвора, мы создадим эффект затвора с помощью импульсной лампы стробоскопа. Лампа стробоскопа создаёт короткий световой импульс. Как упоминалось ранее, свет не горит 99% времени. Это отличается от действия ламп накаливания, люминесцентных, ртутных и галогенных ламп. Такие лампы образуют непрерывный свет, который постоянно активируют химическую реакцию глаза. Именно поэтому при таком непрерывном свете вы наблюдаете призрачные или размытые изображения быстродвижущихся предметов. При правильной установке прибора всего нескольких сотен люксов
стробоскопического света достаточно для рассмотрения мельчайших деталей. Короткий импульс света действует подобно затвору, передавая серию чётких, ясных изображений на сетчатку глаза наблюдателя. Квалифицированные инспекторы и операторы прокатного стана, которые имеют представление о дефектах поверхности, могут незамедлительно выявить изъяны при скорости до 2000 м/мин.
Неопытным операторам будет легче определять дефекты при стробоскопическом освещении, и они быстро научатся выявлять дефекты производства.
Влияние внешнего освещения на стробоскопическое
Стробоскопический эффект снижается, если стробоскопическое освещение смешивается с внешним освещением. Для достижения необходимого стробоскопического эффекта стробоскопическое освещение должно быть в 4 раза сильнее внешнего. Под внешним освещением понимается весь свет, который прямо или косвенно попадает на осматриваемую поверхность, т.е. свет от ламп накаливания, люминесцентных, кварцевых, натриевых/ртутных ламп, а также и естественный свет. В некоторых случаях необходимо принять меры по уменьшению интенсивности данных видов освещения.
Рис: Ослабление стробоскопического эффекта при соотношении внешнего и стробоскопического освещения 1/1 вместо 1/4:
При усилении внешнего освещения стробоскопический эффект ослабевает. В таком случае следует либо установить стробоскоп ближе к поверхности, либо усилить стробоскопическое освещение, либо оборудовать колпак для защиты наблюдаемой зоны от внешнего света.
Стробоскопическое освещение в промышленности
При использовании стробоскопа для наблюдения за движущимся объектом свет оказывает такое же влияние на глаза, как и вспышка фотокамеры на плёнку. Каждый импульс стробоскопа даёт чёткое, ясное изображение, поэтому можно рассматривать мельчайшие детали объекта или поверхности на высоких скоростях без возникновения эффекта смазывания. Именно по этой причине стробоскопическое освещение используется как инструмент для визуального осмотра невооружённым глазом многих непрерывных процессов, а также для усовершенствования анализа движения или видеографии.
Стробоскопическое освещение широко применяется в тех областях промышленности, где оператор должен наблюдать за процессом производства, но наблюдение затруднено из-за эффекта смазывания. Настройки стробоскопа и получаемый результат будут зависеть от области промышленности, процесса, продукта и внешнего освещения.
Существует два основных типа процессов, для наблюдения которых используется стробоскоп: вращательные и линейные:
Источник публикации – Unilux Europe GmbH
Что такое стробоскоп для тюнинга автомобиля и как его использовать при установке зажигания?
Установка дополнительных автомобильных световых приборов – один из самых распространенных видов тюнинга. В этой статье мы узнаем, что такое стробоскопы на авто, какие они бывают и как устанавливаются.
Что это такое
Согласно энциклопедическим справочникам, стробоскоп – прибор, воспроизводящий быстро повторяющиеся световые вспышки. Иными словами, это безинерционная лампа, которая мигает с той или иной частотой. Частота вспышек выбирается в зависимости от поставленных задач, а задач стробоскоп может выполнять множество. С его помощью, к примеру, измеряют скорость повторяющихся процессов, в частности, вращения или возвратно-поступательного движения тех или иных узлов машин.
На левом снимке мы видим неподвижный диск проигрывателя с нанесенными на него специальными метками. В свете стробоскопической лампы они, естественно, неподвижны. На среднем снимке диск вращается со скоростью 33 оборота в минуту – верхний ряд меток сливается, нижний кажется неподвижным.
Если скорость вращения изменится, то метки «побегут» вперед или назад в зависимости от повышения или понижения скорости вращения. То же самое происходит и при вращении диска со скоростью 45 оборотов в минуту, только на этот раз в работе участвует верхний ряд меток.
Используется стробоскоп и для визуальных эффектов. Ты наверняка видел, как на дискотеке люди, до этого просто танцующие, в свете стробоскопа начинают неестественно и забавно дергаться.
Стробоскоп автомобильный, по сути, ничем не отличается от обычного, но служит просто для украшения, как, к примеру, «ангельские глазки», установленные в фары.
На заметку. Автомобильный стробоскоп тоже может использоваться для визуальных эффектов, скажем, на пикнике. Если его частота правильно подобрана (обычно 3-5 Гц), то в его свете картинка движущихся людей может быть весьма эффектна.
Схема подключения
Обычно автомобильные тюнинговые стробоскопы устанавливаются в фары, но существуют модели в виде источников света, устанавливаемых на тех или иных элементах автомобиля. Проблесковый маячок или так называемая «мигалка» на крыше спецмашины – это тоже своего рода автомобильный стробоскоп только с очень маленькой частотой вспышек, и служит он для привлечения внимания.
Проблесковый маячок на «скорой» – это тот же автомобильный стробоскоп
Независимо от того, в каком месте авто будет устанавливаться прибор и для чего использоваться, схема его подключения останется та же. Для запуска в работу большинству имеющихся в продаже устройств достаточно питания, поэтому подключить прибор не составляет никакого труда. К примеру, его можно запитать просто от аккумулятора, включив через переключатель, установленный в любом удобном месте.
Такая схема удобна тем, что автомобильный стробоскоп можно использовать на стоянках с заглушенным двигателем. Забыть же автомобиль в гараже с включенным прибором довольно сложно – слишком уж он обращает на себя внимание.
Простая схема включения автомобильного стробоскопа (выключатель не показан)
Важно! Кроме выключателя, в цепь питания устройства нужно поставить предохранитель. Это поможет избежать крупных неприятностей вплоть до пожара при поломке прибора.
Еще один вариант подключения – параллельно габаритным огням. В этом случае прибор будет включаться из салона вместе с габаритными огнями.
Подключение автомобильного стробоскопа к габаритным огням
Следующий вариант – подключение автомобильного стробоскопа к замку зажигания. В этом случае стробоскоп будет включаться при пуске двигателя.
Подключение автомобильного стробоскопа к замку зажигания
Есть модели приборов, которые включаются при помощи беспроводного пульта ДУ. Оптимальная схема подключения такого устройства – к аккумулятору (I вариант).
“Мигалка” с радиопультом ДУ к содержанию ↑
Обзор моделей
А теперь рассмотрим наиболее интересные модели автомобильных “мигалок”, которые можно найти в магазине.
Federal Signal
Восемь светодиодных ламп-стробоскопов для установки под обрешетку радиатора. Подключаются к основному блоку, который управляется беспроводным пультом ДУ. Благодаря специальной клипсе фонари легко устанавливаются без доработки решетки. В выключенном состоянии приборы абсолютно незаметны.
Автомобильный стробоскоп Federal Signal
Основные характеристики:
Стробоскопы – ДХО
Четыре мощных led фонаря-стробоскопа с функцией ДХО. Устанавливаются под обрешетку радиатора и не привлекают лишнего внимания. Управляются радиопультом ДУ. Режим ДХО включается автоматически при пуске автомобиля. Благодаря самоклеящемуся основанию фонари легко устанавливаются без доработки автомобиля.
Стробоскоп + ДХО Премиум
Основные характеристики:
Лампа «Хамелеон»
Мультицветная лампа-стробоскоп с цоколем W5W. Устанавливается на место лампы габаритных огней, может светить семью цветами, в том числе и белым (режим габаритных огней). Режимы работы переключаются кратковременным переключением габаритов. После выключения включаются в предыдущем режиме. Подходит на все марки авто, включая машины с бортовым компьютером.
Мультицветная автомобильная LED лампа-стробоскоп в габариты
Основные характеристики:
Съемный фонарь-стробоскоп
Прибор выполнен в виде линзованного фонаря с присосками. Устанавливается под лобовое стекло внутри салона. Питается от гнезда прикуривателя. Легко устанавливается и при необходимости быстро снимается. Компактен, не загораживает обзор. Режимы работы меняются кнопкой, расположенной на задней панели. Включение производится выключателем, расположенным на питающем кабеле.
Автомобильный стробоскоп под лобовое стекло
Основные характеристики:
Рейка-стробоскоп
Светодиодный автомобильный стробоскоп, выполненный в виде рейки. Может крепиться на бампер, за обрешетку радиатора или на крышу. Рейка имеет 4 группы светодиодов, управлять группами можно раздельно. Управление прибором производится с проводного пульта. Режим постоянного свечения позволяет использовать устройство в качестве автомобильного прожектора.
Светодиодная автомобильная рейка с режимом стробоскопа
Основные характеристики:
Законность установки
Насколько законна установка автомобильного стробоскопа? Думаю, практически каждый автовладелец знает ответ на этот вопрос. Ну а для того, кто не знает, привожу выдержки из некоторых правовых документов, которые нарушаются при установке стробоскопа для автомобиля:
Постановление от 10 сентября 2009 г. N 720 Об утверждении технического регламента о безопасности колесных транспортных средств.
Статья 12.5 КоАП
Стробоскоп для установки зажигания – совсем другое устройство
Существует еще один автомобильный стробоскоп, пользование которым не только разрешено, но и рекомендуется. Это стробоскоп для установки угла опережения зажигания.
Автомобильный стробоскоп для регулировки зажигания
Он тоже подает короткие световые вспышки, но только частота их зависит от оборотов коленчатого вала. С его помощью можно выставить угол опережения зажигания с точностью до минут, а это – повышение мощности двигателя, увеличение ресурса его работы, экономия топлива. Каков принцип работы этого прибора?
Автомобильный стробоскоп подключается к аккумуляторной батарее, а специальный датчик надевается на высоковольтный провод катушки зажигания. После пуска двигателя прибор начинает подавать короткие вспышки в тот момент, когда на свечи подается высоковольтный разряд.
Если теперь поднести стробоскоп к шкиву коленчатого вала, то на нем (шкиве) можно увидеть неподвижную метку. Изменяя угол опережения зажигания, эту метку можно смещать (визуально, конечно). Наблюдая за положением метки, выставляют необходимый угол опережения зажигания, совмещая метку на шкиве со специальными метками на корпусе двигателя.
На этом беседу об автомобильных стробоскопах можно закончить. Теперь ты знаешь, что это за приборы, как они работают и какими бывают. Но, главное, ты в курсе неприятностей, которые может принести такой тюнинг.