燃燒
燃燒研究是研究物質之間的化學反應。它通常伴隨著產生熱量或火焰,進而產生光。燃燒可以在各種應用中被發現,從簡單的火柴劃燃或丁烷打火機打火到更復雜的燃燒試驗,如汽車工業中的內燃機分析。燃燒應用還在航空航天工業的火箭和噴氣發動機以及熔爐的點火中被發現。我們需要研究這些燃燒,因為它們為我們提供了有關化學反應和效率問題的重要信息。
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為什么要用高速攝像機進行燃燒研究?
速率和分辨率的提高
高速成像就是在所需的拍攝速率和分辨率之間找到平衡。隨著拍攝速率的增加,分辨率肯定降低,以補償通過高速攝像機組件推送的大量數據。燃燒試驗通常需要每秒10000到50000的幀速率。Phantom® UHS v2512是最快的100萬像素級超高速攝像機,在全分辨率(1200 x 800)下的拍攝速率可以達到25000幀/秒。
高速傳感器技術的進步為Phantom® UHS v2640超高速攝像機的面世提供了機會。目前市場上最新的超高速攝像機也是最快的400萬像素級超高速攝像機。Phantom® UHS v2640超高速攝像機在全高清分辨率下(1920 x 1080)下達到12500幀/秒。這在燃燒試驗中非常重要,因為細節比速度更重要。更大的分辨率能力意味著具有更小噪聲的高清晰圖像是可以實現的,可讓研究人員“見所未見,能所不能”。
極端情況經常發生
在燃燒研究中,研究人員經常發現會隨時處于極端環境中。最常見的極端情況是突然出現的強光。這會使像素曝光過度,并使白光可見。在強光閃爍期間關鍵數據可能會丟失。Phantom®超高速攝像機具有高動態范圍,有助于保留重要的細節,不會丟失重要的數據。
另一種避免燃燒過程中數據丟失的方法是調整高速攝像機的曝光設置。通過減少曝光時間和吸收較少的光線,再與Phantom®超高速攝像機的高動態范圍結合,細節就將變得清晰可見。Phantom®超高速攝像機擁有最小的曝光時間,非常適合強光閃爍。
在燃燒研究過程中,通常會使用多臺Phantom®超高速攝像機來捕捉同一事件的不同方面。一臺超高速攝像機可以設置為正常拍攝,在閃光期間,由另外一臺已減少曝光時間的超高速攝像機來拍攝,來捕捉在閃光期間發生了什么。
與成像方法的兼容性
燃燒研究可以用一個標準的鏡頭和高速攝像機直接對準拍攝目標進行記錄,但有時需要替代技術。若研究人員需要分析不可見物質,如氣體或沖擊波,有必要采用專門的研究方法。紋影成像是“見所未見”的方法之一。Phantom®系列超高速攝像機因為具有超高靈敏度和超高動態范圍,經常用于紋影成像。