高速摄像机的高速瞬变现象的一般特性

对某一现象进行工业高速摄像机研究，首先要了解被研究目标的运动特点，明确通过高速摄影后需要得到什么样的结果。通常需要了解以下几个方面的问题。

1、被摄目标的空间尺寸

为了跟摄影机的画幅尺寸一一对应起来，对被摄目标的空间特征尺寸定为长方体或圆柱体。而绝大部分高速摄像系统的画幅为长方形的，再考虑到成像有个深度范围，因此，它对应物体的空间特征尺寸为宽度×高度×深（W·H·D）。

不同运动状态的运动目标，其空间尺寸应做不同的考虑。对于没有空间扩展运动的目标，如通常的机械运动、火花放电、高速等离子体等被摄目标，往往可以看成是被固定在某一个特定的有限空间范围内，只要把研究者感兴趣的范围作为被摄目标的空间尺寸就可以了。但是，对于有空间扩展运动的目标来说，其空间尺寸就必须要考虑到摄影期间目标扩展的空间尺寸。例如炮弹的飞行、炸药的爆炸等就必须要把摄影记录时间内目标运动区间计算在内。确定了目标的空间尺寸以后，就可以选择摄影机物镜的焦距、摄影机的安置位置、画幅尺寸等参数。

2.目标的运动速度

高速摄像仪目标的运动速度是决定摄影机参数的一个很重要的数据，通常认为，目标运动速度越大，就需要愈高的摄影频率。其实也并不其然，如显微高速摄影，即使被研究物体的运动速度并不很快，也要采用高速摄影；而对导弹飞行轨迹进行摄影时，则不需要很高的摄影频率。

3.目标变化的持续时间和特性周期

目标变化的持续时间或特性周期决定了摄影记录的有效时间。若目标运动是周期性出现的，如昆虫翅膀的振动、钟表机械的擒纵运动等，就有明显的特性周期。假设昆虫翅膀振动频率为100HZ，那么它的特性周期就为1/100s。对于另外一些非周期性运动的目标，如核弹的爆炸，即用持续时间来表征。假如，核物理科学家对核弹引爆时的１μｓ时间内变化情况感兴趣，那么就需要把这１μｓ里爆心变化现象用高速摄影方法记录下来，我们就可以认为，这１μｓ即为目标运动的持续时间。

4.目标的亮度特性

高速摄像机根据目标的发光特性，可以分为自发光体和非自发光体。自发光体本身发出光能量，有的还发出很强的光能量，如爆炸、火花放电等；非发光体仅以自己的表面反射外界照明的光能量来传递光学信息的。

成都工业摄像机对于面发光体，其单位面积上向单位立体角发出的光通量叫亮度。对于非自发光体，外界的照明和表面反射特性决定了它被照明后的亮度特性。对于高速摄影来说，当然自发光体比非发光体要来得方便，不存在照明问题。对于有些发光亮度特别强的物体，如电弧的焰口，亮度高达熙提，在进行高速摄影试验时还需要用数块滤色镜把大部分光能量滤去，才能避免CCD的饱和以及出现光晕现象。但是对于一些非发光体，高速摄影时的照明问题是一个很伤脑筋的事。