[实用新型]数字式光纤阵列高速摄像装置

说明书

本实用新型属于数字式高速摄像领域，它也是研究开关电器开断过程中电弧运动的专用仪器，因而也属于电器领域。

开发新型的高低压开关电器，需要研究电弧的运动过程，这就需要拍摄速度高达10⁴～10⁶幅/秒的高速摄影机，传统的机械式高速摄影机使用过程中拍摄前准备工作和后处理工作十分繁重，胶卷费用大，并且同步困难。近年来国外出现一种CCD感光半导体器件，利用它制作的数字式快速摄影机不需胶卷，它把拍摄下的图像光信号变为电的信号，由计算机存储并处理后在屏幕上显示，但这种装置价格昂贵，并且利用快速芯片其高速也只能达到10⁴幅/秒。

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点，以二维光纤阵列来采集对象的光信号，通过采用高速采样、高速存储等技术，研制成功一种拍摄速度达10⁶幅/秒，使用方便、价格低廉的数字式摄像装置，它可以广泛应用于电弧运动、导弹火箭的点火及爆炸过程等强光源的瞬态过程摄像。

本实用新型包括6个功能模块和一台微机，二维光纤阵列模块1通过光纤和光电转换模块2相连接，光电转换模块2的输出端和采样存储模块3输入端相连接，采样存储模块3由总线控制模块4控制并接受其输出信号，总路线控制模块4与一触发模块6，运行监控模块7相连接，总线控制模块4中的8031单片机5与一PC机8通过串行通信口连接。装置利用二维光纤阵列模块1接受对象的光信号，并把光信号输出至光电转换模块2，通过光敏器件转化为电信号后进入直接采样存储模块3，由多路模数转换A/D芯片转化为数字信号，为了提高数据采样速度，本装置采用数字信号同步锁存的办法，然后进行编码，再把结果高速写入存贮器中。装置的测试过程由系统总路线控制模块4进行控制，它由硬件控制电路、双总线选择电路及单片机CPU 5组成，当触发模块6向总线控制模块发出触发信号，硬件控制电路被触发，将发出锁存信号、编码信号、存储写信号和地址信号，以便把接受的光信号通过模数转换后，在脱离单片机CPU的干预情况下，把记录数据直接存贮到存贮器RAM中去。拍摄结束后，单片机负责把RAM中的数据通过串口送到微机PC 8中，依靠专门的图像处理软件，可生成记录的动态图像。系统的运行监控模块7，旨在提高测试系统的可靠性。

本装置为双机系统，上位为PC机8，负责完成测量结果的处理和显示，下位机为一个8031单片机系统，它是总线控制模块的一部分，它主要起远方终端的管理功能，在拍摄结束后，负责把RAM中的结果传送给PC机，这二种微机都在专门研制的两套软件系统的支持下工作。

下面结合附图对本实用新型作进一步的描述。

图1是本实用新型的整体框图。

图2是本实用新型的光纤阵列模块1与光电转换模块2示意图。

图3A是本实用新型的信号采样存储模块3的上半部分电路图。

图3B是本实用新型的信号采样存储模块3的下半部分电路图。

图4A是本实用新型的系统总线控制模块4下半部分的电路图。

图4B是本实用新型的系统总线控制模块4上半部分的电路图。

图5是本实用新型的A/D控制线路工作时序图。

图6是本实用的触发模块6的电路图。

图7是本实用新型的监控模块7的电路图。

图8是本实用新型的应用实例。

参照图2，本实用新型的光纤阵列模块1就是把多根光纤安置在二维平面上，作均匀分布，因而一个光纤相当于图形上一个象素点，光纤的多少也就决定了摄像系统的空间分辨率。采用二维光纤阵列来采光是考虑和一般光敏元件相比较，光纤直径可做得很小，有利于提高空间分辨率。

本实用新型的光电转换模块2实现电路如附图2，在光敏电阻ΔR与电阻R串联构成的电路上加一个恒定电压U，则A处电压可表示为： U A = U 1 + ΔR R ]]>

当ΔR变化时，U_A将发生变化，因而使输出信号随光强而变。