发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中的不足，目的在于提供转镜分幅相机时序诊断的光强时标探测器，可实现实验前拍照时序的快速调试，实验时拍照时刻的监测以及被拍摄物光强度变化诊断。

本发明通过下述技术方案实现：

转镜分幅相机时序诊断的光强时标探测器，包括：光探头，所述光探头的数量为两个，两个所述的光探头均安装于转镜分幅相机的排透镜上方且分别对应不同的两幅照片，用于采集光强并测量安装位置对应的照片拍照时刻；光强探测器，用于接收光探头采集到的光强信号；光电转换模块，用于将光强探测器采集到的光强信号转换为电信号；时序检测系统，包括示波器和采集控制模块，所述示波器用于接收光电转换模块转换的电信号并显示光强随时间变化的波形，所述采集控制模块用于采集示波器中的信号并处理，读出波形数据并分析时间。

目前在使用转镜式分幅高速摄影技术研究高速动态物理现象时，现有的技术通过激光时标信号发生器触发调制激光产生的脉冲信号光，可形成任意波形强度变化特征的脉冲信号，满足多种标定方法的不同时标信号需求，并且通过读取脉冲信号在底片上的起始和缺失幅数及公式运算将时标信号标定精度由T提高到了0.1T，标定精度提高了10倍。但是现有技术的激光时标系统的信号来源为被摄物相场内即物方，一次性不可重复使用，并且该激光时标系统终端信号解决仍然使用底片，采集效果受底片最终效果影响较大，信号精确判别难道也较大。为此，本技术将光探头分别安装在转镜分幅相机的照片上，由于转镜分幅相机一共可以拍摄多幅照片，且每幅照片的底片在相机中的位置都是固定的，但是每幅照片拍摄的时间间距可以设置，因此光探头可以随意放置在任意的两幅照片上，用于测量任意一幅照片的拍照时刻，当转镜分幅相机快门打开开始曝光，利用转镜分幅相机的本身的机械结构三棱镜扫描光出现在前一幅照片和后一幅照片时，光探头采集光强，通过光强时标探测器，最后在终端检测设备上显示光强随时间变化的波形，以此来分析转镜分幅相机前一幅与后幅的成型时刻，由于在一个旋转周期内，转镜分幅相机的转速均匀，因此可利用前一幅和后一幅的成像时刻线性差值得到每一幅图像的成像时刻；其中，光强时标探测器获得的光强信号使用光电转换模块转换成电信号，之后被示波器接收记录，本技术方案中的光强信号由示波器直接记录，可以与实验中的相关整体时间基准信号进行同步关联，首次将转镜分幅相机信号与实验测试信号整体精确关联起来，本技术方案中以转镜分幅相机内部摄入光强信号作为信号源，保证本装置在试验的过程中信号源稳定可靠，同时相比原理技术均采用底片接收的方式，本技术方案采用高灵敏度光电转换器件进行高精度接收，获取精密电学信号并采用高精度示波器记录，测试精度高，时间精度可以达纳秒量级。

本技术方案相比现有技术采用的激光时标相比，信号来源不同：本技术方案中的光强时标探测器的信号来源为转镜分幅相机的内部集成像侧，可以重复利用，并且信号稳定不受长距离的空间光环境扰动，只要转镜分幅相机能成功拍摄则光强时标探测器就能获取有效可靠的信号，大大提高了转镜分幅相机时序诊断的准确性；激光时标系统基于空间光路，本光强时标探测器从信号来源开始即为全光纤光路，巧妙地避开了空间光路所需的繁琐调节，只需将光纤末端插入对应测试孔即可，操作简便；激光时标系统终端信号接收仍然使用底片，采集效果受底片最终效果影响较大，信号精确判别难度也较大，本光强时标探测器采用高精度光电转换器接收光信号，获取精密电学信号，采用高精度示波器记录，灵敏度大大提高，信号清晰可靠，判读难度得到大大降低，由于激光时标接收方为底片，在相机调试时需将底片洗出之后才能观察时间是否准确，本方案可在示波器上直接读取，方便快捷；本系统以光强为判据，以光强信号的峰值或半高宽中值时刻为判据，将时序诊断精度由微妙量级上升至数十ns量级，较激光时标系统提高了十倍以上。

进一步地，还包括照明系统，其具有脉冲高压电源及与脉冲高压电源连接的氙灯，脉冲高压电源用于产生负高压脉冲信号触发氙灯；所述照明系统还包括：高压传输线缆，用于与将脉冲高压电源与氙灯连接；氙灯高压电源，用于给氙灯充高压电；延时模块，用于控制氙灯触发时刻。

设置的脉冲高压电源用于为转镜分幅相机的氙灯提供高压脉冲信号，使其开始工作，利用设置的高压传输线缆，为氙灯提供工作所需的高压电，设置的延时模块采用ns级延时模块，用于控制氙灯触发时刻。

进一步地，所述时序检测系统的示波器端、以及脉冲高压电源与氙灯之间均设置有滤波器，所述滤波器用于滤除起爆装置高压和氙灯高压产生的电信号干扰。

进一步地，所述光探头分别安装在转镜分幅相机的第一幅与最后一幅照片位置。

由于转镜分幅相机一共可以拍摄多幅照片，为了能够测量每一幅照片的拍照时刻，故将两个所述的光探头分别安装在转镜分幅相机的第一幅与最后一幅照片位置，保证转镜分幅相机的每幅照片的拍照时刻均能够测量出来。

进一步地，所述光电转换模块采用硅光电倍增管或者硅雪崩二极管。

由于本方案是采集光强对时间的变化来分析转镜分幅相机的拍照时刻，在实际使用中外界光照强度会随着物理装置需求不同，会人为调节光源的明亮程度，其次使用环境、现场布局、天气以及不同金属材料反光效果的不同等原因，导致相机快门曝光后，进入相机内的光照强度不同，某种情况光照会极其强，也会有特别弱的情况出现，实验室测试后发现，硅光电倍增管与硅雪崩二极管两种材料制成的探测器可以形成很好的互补作用，因此选择了硅光电倍增管和硅雪崩二极管两种材料制成的不同灵敏度的探测器，对应光强较低的信号，光电模块可以采用硅光电倍增管，对应光强角强的信号可以采用硅雪崩二极管。

进一步地，还包括聚光透镜、传输光纤以及连接法兰，所述聚光透镜用于收集光探头所在位置的光强，所述光探头、光强探测器及光电转换模块通过传输光纤连接，所述传输光纤用于传输光探头收集到的光信号，所述连接法兰用于连接光强探测器内外光纤。

转镜分幅相机时序诊断的光强时标标定方法，包括以下步骤：

步骤1：系统组建完毕后，进行系统的状态自检；

步骤2：开启转镜分幅相机，当转镜分幅相机达到计算设定的转速时，转镜分幅相机通过固定线缆延时T0后触发延时同步机，延时同步机输出两路信号，其中一路信号触发起爆装置，起爆装置同时会输出同步触发信号T1，另外一路信号输出触发照明信号T2；

步骤3：T1信号经过传输线缆固定延时T3之后触发光强时标时序检测系统，同时光强时标光探头从转镜分幅相机内部经过固定线缆延时T4之后，进入到光强探测器；

步骤4：光强探测器通过光电转换模块之后转换成电信号，再通过固定线缆延时T5后被示波器记录，示波器会显示出光强变化的相应电信号；

步骤5：通过示波器显示的波形读出光强时标信号与T2信号同一幅值处的时间差T6；

步骤6：计算第一幅的拍照时刻：△T1＝T6+(T3-T4-T5)；

步骤7：若探头放在最后一幅照片位置，可以计算最后一幅的拍照时刻△T2，由此可以计算每幅照片拍照时刻间隔为(△T2-△T1)/N，其中，N为转镜分幅相机拍摄的照片张数；

步骤8：根据计算出每幅照片拍照时刻间隙，依次计算每幅照片的拍照时刻。

进一步地，所述步骤1中的系统的状态自检包括光路部分和电路部分两部分，其中光路部分主要检查手段是通入红光检查光路及光探头是否完好，是否符合实验需求；电路部分检查采用光探头采集一个标准的光信号，若示波器中显示的波形时间和幅值均正确，则视为正常，异常时，时间与幅值不对应或者示波器无波形。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明中的光强信号由示波器直接记录，可以与实验中的相关整体时间基准信号进行同步关联，首次将转镜分幅相机信号与实验测试系统信号整体精确关联起来，以转镜分幅相机内部摄入光强信号作为信号源，信号源稳定可靠，采用全光纤光路，避开了空间光路的调试难问题，系统搭建简便，同时原有技术均采用底片接收，本方案采用高灵敏度光电转换器件进行高精度接收，获取精密电学信号并采用高精度示波器记录，测试精度高；时间精度可达纳秒量级；

2、本发明光强时标探测器所采用的仪器都是电子学设备，在普通实验室即可采用，安全性能高，易推广使用，环境中电磁干扰影响小，不受外界环境影响，光强时标探测器所采用的部件均可重复使用，经济性好，在时序调试阶段，可快速测试并给出结果，实验效率高；

3、本发明与激光时标相比其信号来源不同，本技术方案光强时标探测器的信号来源为转镜分幅相机的内部即成像侧，可重复利用，且信号稳定不受长距离的空间光环境扰动，只要转镜分幅相机能成功拍摄则光强时标探测器就能获取到有效可靠的信号，大大提高了转镜分幅相机时序诊断的准确性；

4、本发明与激光时标相比其光路不同，激光时标系统基于空间光路，本光强时标探测器从信号来源开始即为全光纤光路，巧妙地避开了空间光路所需的繁琐调节，只需将光纤末端插入对应测试孔即可，操作简便；

5、本发明与激光时标相比其接收方式不同，激光时标系统终端信号接收仍然使用底片，采集效果受底片最终效果影响较大，信号精确判别难度也较大，本光强时标探测器采用高精度光电转换器接收光信号，获取精密电学信号，采用高精度示波器记录，灵敏度大大提高，信号清晰可靠，判读难度得到大大降低，由于激光时标接收方为底片，在相机调试时需将底片洗出之后才能观察时间是否准确，本方案可在示波器上直接读取，方便快捷；

6、本发明与激光时标相比其判读依据不同，本系统以光强为判据，以光强信号的峰值或半高宽中值时刻为判据，将时序诊断精度由微妙量级上升至数十ns量级，较激光时标系统提高了十倍以上。