Stroboskop
Stroboskop ( starověké řecké στρόβιλος stróbilos , německy ‚vortex‘ a σκοπεῖν skopeĩn ‚pohled na, pozorovat‘) je blesk zařízení , které vysílá záblesky světla ve velmi pravidelných intervalech, takže pohyby zobrazují trhaný jako sled statických snímků v tmavém prostředí .
Podobného efektu lze dosáhnout se stroboskopickým diskem (rotující kruhová sektorová obrazovka, viz také disk chopperu ), pokud zakrývá světelný zdroj nebo sledovaný objekt.
Základy
Stroboskop je způsoben objevem stroboskopického efektu . Tento účinek způsobuje u lidí optickou iluzi , která se běžně připisuje účinku afterimage na lidskou sítnici.
Původně byl stroboskop zařízením, které vynalezl Simon Ritter von Stampfer v roce 1832 a které k animaci obrázků využívalo stroboskopický efekt. Sám o něm hovořil jako o „stroboskopických discích“, s nimiž se mu nakonec podařilo ve vědě zavést pojem „stroboskop“. Zařízení však bylo široké veřejnosti známé jako „magické disky“ nebo „ kolo života “. Je založen na synchronizovaném okamžitém pozorování kontinuálně se pohybující sekvence obrazů.
Stejné výrazy pro (bleskový) stroboskop, magické disky nebo stroboskopické disky používané v technologii optického měření ( vrtulníkové disky , rotující kruhové sektorové disky) jsou odůvodněny skutečností, že je pro vnímání irelevantní, jako je extrakce momentálního obraz z nepřetržitého pohybu sleduje:
- světelným pulzem jinak neosvětleného předmětu
- krátkým povolením sledování (periodicky se otevírající clony) nepřetržitě osvětleného objektu
Stroboskopy a stroboskopické disky se používají synchronizované s (periodickým) procesem nebo se nesynchronizují / nepoužívají pro neperiodické procesy.
Synchronizace s periodickými procesy umožňuje analýzu s vysokým časovým rozlišením i stanovení fázového posunu.
Nesynchronní aplikace se používá k potlačení interferenčních signálů (chopper disků), k měření rychlosti nebo rychlosti otáčení.
Aplikace
- Stroboskop se používá jako světelný efekt při osvětlení událostí , často na diskotékách nebo na koncertech , ale také na soukromých večírcích.
- Stroboskopické radary se používají jako modré světlo ve vozidlech úřadů a organizací s bezpečnostními úkoly, jako jsou hasiči, THW nebo záchranná služba.
- Používejte jako výstražná světla zvláštního nebezpečí - většinou v oranžově žluté barvě - na silničních vozidlech, jeřábech, stavbách silnic, automatických branách, aktivovaných zdrojích záření (například CT).
- Použít jako výstražná světla - většinou bílá - s funkcí zobrazení polohy, na ukotvených bójkách , sloupcích nebo na pobřeží nebo břehu moře, jezera nebo řeky pro přepravu, na špičce stožáru v přístavu pro varování před bouří , na loď / loď a jako plovoucí ruční zařízení pro značení nebo jako (nouzový) signál při potápění a vodních sportech.
- Na křídlech letadla (anglicky stroboskop ), k identifikaci okolí v noci (protisrážkové světlo).
- Osvětlení letištních drah, které ukazuje směr přistání pomocí zřetězené sekvence blesků s efektem stírání.
- Ve vysokorychlostním fotografování / filmu se stroboskopické světlo používá k odstranění pohybového rozostření, například při pořizování zpomalených snímků nebo obrazových sekvencí.
- Medicína: Během EEG může být mozek stimulován vystavením pacienta zábleskům světla od 0,5 do 30 Hz. Ve foniatrii a ušní, nosní a krční medicíně se účinek stroboskopie používá ke zpomalení vibrací hlasivek, a tím k diagnostice hlasových onemocnění (laryngostroboskopie).
- Psychiatrické léky : Stroboskopy byly použity k úpravě jejich účinků ve spojení s meskalinem a trimethoxyamfetaminem (TMA).
- Průmysl: Stroboskop se používá k určení rychlosti rotujících strojů nebo ke zviditelnění poruch na strojích nebo sestavách (viz vibrační test ).
- U benzínových motorů se bod zapálení (úhel) určuje pomocí stroboskopu řízeného zapalováním .
- V optických senzorech se stroboskop používá jako fotodetektor k testování náchylnosti k selhání.
- Při měření rychlosti gramofonů se provádí srovnání s frekvencí sítě 50 nebo 60 Hz.
- Podle tohoto principu se nastavuje rychlost dálnopisu .
funkce
Stroboskop stroboskopu vydává záblesky světla ve velmi pravidelných intervalech. Pokud je prostředí dostatečně tmavé, oko se přizpůsobí jasu generovanému stroboskopem, a proto bude vidět obrázky pouze tehdy, když takový blesk osvětlí scénu. Výsledkem jsou zdánlivě trhané pohyby, které se skládají ze sledu obrazů. Když se synchronizuje sekvence blesku s periodickým pohybem objektu, vytvoří se stacionární obraz - jednotlivé obrazy jsou na sebe.
Pokud se frekvence zábleskové sekvence odchyluje od frekvence sledovaného periodického procesu (rotace nebo oscilace) o malý rozdíl, lze proces pozorovat ve všech jeho fázích, zpomalených na tuto rozdílovou frekvenci.
Při použití stroboskopu k měření rychlosti může být na pozorovaném objektu nutné připevnit značku nebo pravidelný vzor. Pokud se to v čase mezi dvěma záblesky pohybuje přesně o jednu šířku mřížky nebo o její integrální násobek, lze ve světle vždy pozorovat stejný vzorec, který pak vypadá, že stojí. Pokud jsou známy interval blesku i šířka mřížky, lze rychlost vypočítat z bodů mřížky nebo čar procházejících za interval. Nejednoznačnosti jsou možné zde a také na základě měření rychlosti. Ty lze do značné míry identifikovat a eliminovat pomocí sekvence dvoubarevných záblesků světla na základě poměrů prvočísel.
Při určování vzdálenosti značky / objektu s více obrazy (viz obrázek míče výše) však není možná dvojznačnost a rychlost lze vypočítat přímo ze známé frekvence stroboskopu a skutečné geometrické vzdálenosti mezi jednotlivými obrazy.
Obyčejné zábleskové blesky produkují doby blesku řádově méně než milisekundu. Speciální zařízení mohou generovat světelné impulsy až do několika desítek nanosekund. Stroboskopy používané pro zábavní účely obvykle nemají synchronizační vstup, ale mohou být někdy ovlivněny signály nebo hrubým nastavením opakovací frekvence. Stroboskopy pro účely měření lze spouštět synchronně s elektrickými signály a / nebo generovat předvolitelnou a přesnou opakovací frekvenci.
Stroboskopické disky (vrtulníky) mají často synchronní výstup, při kterém je při každé rotaci pod stejným úhlem vydáván elektrický signál.
Pro nastavení rychlosti točny je čárový vzor připojený k točnici osvětlen žárovkou nebo světelnou diodou, která například vyzařuje světlo synchronně modulované s velmi stabilní síťovou frekvencí . Výsledkem je, že odchylky v rychlosti jsou vnímány jako pomalý pohyb vzoru čáry. To znamená, že gramofon lze použít ke sledování záběhu nebo výběhu a úpravou vzoru čáry k dosažení správné rychlosti přehrávání.
U některých lidí, včetně těch, kteří nikdy neměl epileptický záchvat , zábleskovými záblesky a podobně může vyvolat epileptické záchvaty.
konstrukce
Světelné zábleskové stroboskopy používají jako zdroj světla buď xenonové zábleskové výbojky, nebo světelné diody. Blesky mají omezenou životnost, například 10 8 záblesků, elektrická energie záblesku kolem 1 joule a opakovací frekvence zřídka nad 1 kHz. Doba záblesku takových profesionálních optických měřicích technologických zařízení je například 6 mikrosekund.
Xenonová výbojka je provozována na neustále dobíjeném kondenzátoru několika mikrofarad / několika 100 voltů, který poskytuje energii záblesku; spouštění probíhá zapalováním výbojky pomocí vysokonapěťového pulzu (kolem 10 kilovoltů). Zapalovací impuls je generován malou zapalovací cívkou a tyristorem , který je zase napájen z malého kondenzátoru.
Stroboskopy s diodami emitujícími světlo mohou generovat mnohem rychlejší sekvence záblesku - s kratší dobou záblesku, ale pouze s mnohem menší energií záblesku.
Laserové diody nebo diodové lasery lze použít pro stroboskopické osvětlení infračerveným paprskem pro pozorování pomocí CCD kamer . Generují vysoce efektivní (50%) vysoké radiační síly (1 kilowatt) s délkou pulzu do 1 µs nebo méně.
Laserové diody a světelné diody lze provozovat efektivněji s krátkými pulsy (vyšší výtěžek světla, vyšší průměrná intenzita světla) než v nepřetržitém provozu, ale dosahují pouze špičkových světelných výstupů a pulzních energií srovnatelných s xenonovými výbojkami při mnohem vyšších nákladech.
Pro vysokorychlostní záznamy se pulzní lasery také používají jako stroboskopické světelné zdroje, které mohou generovat vysoké špičkové výkony s velmi krátkými pulsy (rozsah nanosekund).
Jízdní řád
- od 1600: Flip book - flip kniha s jednotlivými obrázky
- z roku 1671: Laterna magica - magická lucerna: rané zařízení pro projekci obrazu
- z roku 1825: Thaumatrop - zázračný disk se dvěma vlákny
- od 1830: Phenakistiskop - phantascope, zázračné kolo nebo kolo života
- z roku 1832: stroboskop - magické disky: blesk
- z roku 1834: Zoetrop - zázračný buben se sloty
- z roku 1861: Mutoskop - stereofonní animační listy na stroboskop
- od 1877: Praxinoscope - elektrické vysokorychlostní vidění pomocí zrcadlového uspořádání
- z roku 1879: Zoopraxiskop - projekční zařízení pro chronofotograficky generované sériové snímky
- z roku 1880: Kaiserpanorama - populární hromadné médium se stereoskopickou obrazovou sérií
- z roku 1886: Electrotachyscope - projekční zařízení pro řádkové obrazy
- z roku 1891: Kinetoskop - první divák filmu
Viz také
literatura
- Michael Ebner: světelná technologie pro pódia a diskotéky; Příručka pro odborníky. Elektor-Verlag, Aachen 2001, ISBN 3-89576-108-7 .
- Manfred Horst: Elektronické pomůcky pro film a fotografie. Franzis-Verlag, Mnichov 1974, ISBN 3-7723-3371-0 .
- Wilhelm Gerster: Moderní osvětlovací systémy pro vnitřní i venkovní použití. Compact Verlag, Mnichov 1997, ISBN 3-8174-2395-0 .
webové odkazy
Individuální důkazy
- ↑ http://catbull.com/alamut/Lexikon/Mittel/tma.htm
- ↑ Technické podklady pro papírový zapisovač Lorenz Lo 15. (PDF) Nastavení otáček motoru. S. 22 , zpřístupněno 3. července 2016 (9,4 MB).
- ↑ M. Franke: Stroboskop s detekcí chyb In: Elektropraktiker . Svazek 67, č. 12. Huss-Medien, Berlin 2013, ISSN 0013-5569 , s. 961
- ↑ http://www.polytec.de/bv
- ↑ Copper laser páry jako pulsní zdroje světla ( memento na originálu z 14. ledna 2011 v Internet Archive ) Info: archiv odkaz se automaticky vloží a dosud nebyly kontrolovány. Zkontrolujte prosím původní a archivovaný odkaz podle pokynů a poté toto oznámení odstraňte.
