Устройство для фотографирования высокоскоростных моделей

 

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для автоматизации аэробаллистических экспериментов в системах исследования движущихся моделей. Ца-D лью изобретения является повышение ка-, чества фотоснимков за счет повышения точности определения момента запуска импульсного источника излучения относительно момента пролета исследуемого сечения моделью, движущейся с ускорением или торможением, и упрощение устройства. В основу работы устройства положен принцип постоянства ускорения на исследуемом участке траектории . Устройство содержит три датчика 1-3 положения движущейся модели, фотоаппарат 4 с механизмом покадровой перемотки пленки, импульсный источник излучения 5, клавишный регистр 6, реверсивный время-импульсный преобразо-«о И

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК дц 4 G 03 В 15/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, э. р (ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

И А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

° (21) 4118641/24-10 (22) 20.05.86 (46) 07,10.88. Бюл. Ф 37 (71) Московский инженерно-физический институт . (72) К.А.Рыбкин и И.М.Ядыкин (53) 771.4(088 .8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1150607, кп. G 03 В 15/16, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОТОГРАФИРОВАНИЯ

ВЫСОКОСКОРОСТНЫХ МОДЕЛЕЙ (57) Изобретение относится к области измерительной техники иможет быть использовано для автоматизации аэробаллистических экспериментов в системах исследования движущихся моделей. Це„„SU„„1429083 А 1 лью изобретения является повышение ка-, чества фотоснимков за счет повышения точности определения момента запуска

Ь импульсного источника излучения относительно момента пролета исследуемого сечения моделью, движущейся с ускорением или торможением, и упрощение устройства. В основу работы устройства положен принцип постоянства ускорения на исследуемом участке траектории. Устройство содержит три датчика

1-3 положения движущейся модели, фотоаппарат 4 с механизмом покадровой перемотки пленки, импульсный источник излучения 5, клавишный регистр 6, ре- версивный время-импульсный преобраэо-э

1429083 ватель 7, триггер 8, двухраэрядный воичный счетчик 9, логические элеенты ЗИЛИ 10, 2ИЛИ 11, ЗИ 12, дополит ел ьный И 1 3 „основной И 14, эл е1 мент задержки .15, генератор тактовых

Импульсов 16, шину 17 начальной установки, вход 18 синхронизации меха низма покадровой перемотки пленки отоаппарата 4, вход 19 запуска имульсного источника излучения 5, раэИзобретение относится к измерительой технике и может быть использовао для автоматизации аэробаллистичесих экспериментов в системах исследоания движущихся объектов. 5

Цель изобретения — повышение каества фотоснимков за .счет повышения очности определения момента запуска импульсного источника излучения отно$ительно момента пролета исследуемого 10

; сечения моделью, движущейся с ускореI нием или торможением, и упрощение устройства. !

На чертеже приведена функциональ15 ная структурная схема устройства, Устройство содержит три датчика !

1-3 положения движущейся модели, фооаппарат 4 с механизмом покадровой еремотки пленки, импульсный источк 5 излучения, клавишный регистр 6, реверсивный времяимпульсный преобра-зователь 7, триггер 8, двухразрядный двоичный счетчик 9, логические элементы ЗИЛИ 10, 2ИЛИ 11, ЗИ 12, допол- 25 нительный И. 13, основной И 14, элемент 15 задержки,, генератор 16 тактовых импульсов, шину 17 начальной установки, вход 18 синхронизации механизма покадровой перемотки пленки фотоаппарата 4, вход 19 запуска импульсного источника излучения, разрядные входы 20 загрузки преобразователя 7„ вход 21 прямого счета преобразователя 7, вход 22 обратного счета преобразователя 7, вход 23 записи в преобразователь 7, вход 24 записи в триггер 8, вход 25 нулевой установки счетчика 9, выход 26 заема преобразователя 7, вход 27 загрузки триггера 8, синхровход 28 триггера

8 и синхровход 29 счетчика 9. рядные входы 20 загрузки преобразователя 7, вход 21 прямого счета преобразователя 7, вход 22 обратного счета преобразователя 7, вход 23 записи в преобразователь 7, вход 24 записи в триггер 8, вход ?5 нулевой установки счетчика 9, выход 26 преобразователя 7, вход 27 загрузки триггера

8, синхровход 28 триггера 8, синхровход 29 счетчика 9. 1 ил.

Выходы датчиков 1-3 положения движущейся модели подключены к входам элемента ЗИЛИ 10, выход. которого соединен с синхровходом 29 счетчика 9, прямой выход младшего (О-ro) разряда счетчика 9 подключен к второму входу дополнительного элемента И 13 и к второму входу основного элемента И

14, Первый вход основного элемента

И 14 соединен с третьим входом элемента ЗИ 12 и подключен к входу генератора 16 тактовых импульсов, выход основного элемента И 14 подключен к синхровходу 28 триггера 8. Инверсный выход триггера 8 соединен с первым входом дополнительного элемента И 13, выход которого соединен с входом 22 обратного счета преобразователя 7. Прямой выход старшего (1го) разряда счетчика 9 подключен к первому входу элемента ЗИ 12, инверсный выход младшего (Π†) разряда счетчика 9 подключен к второму входу элемента 2И 12, выход которого соединен с входом 21 прямого счета преобразователя 7. Разрядные выходы клавишного регистра 6 соединены с соответствующими разрядными входами 20 загрузки преобразователя 7.Выход 26 заема преобразователя 7 подключен к входу 19 запуска импульсного источника 5, к второму входу элемента 2ИЛИ

11 и к входу элемента 15 задержки, выход которого подключен к входу 18 синхронизации механизма покадровой перемотки пленки фотоаппарата 4. Младший разряд клавишного регистра соединен с входом 27 загрузки триггера

8, шина 17 начальной установки подключена к первому входу элемента 2ИЛИ

11, выход которого соединен с входом з

14?

25 нулевой установки счетчика 9, с входом 23 записи в преобразователь 7 и с входом 24 записи B триггер 8.

Датчики 13 положения движущейся модели располагаются вдоль траектории движения на расстояниях 1„ и 1 . Фотографирующая система, содержащая фотоаппарат 4 с механизмом покадровой перемотки пленки и импульсный источник 5 излучения, находится ь исследуемом сечении, расположенном на расстоянии 1 за датчиком 3, причем все отрезки расстояний равны между собой

1 =1=1 =1 з

Устройство работает следующим обра зом.

Принцип работы устройства основан на предположении постоянства усксрения модели на исследуемом участке 1, +

+1 +1 траектории движения. При линейном изменении скорости модели на участке 1 с постоянным ускорением А значение скорости V в момент времени определяется как V = А.t + V где

Vo o— начальное значение скорости, а время t пролета участков 1,, 1 и 1 определяются иэ выражения где V.„U значения скорости на границах участка, В предположении равенства участков

1„=1 =1А=1 и определении времени их пролета как t> = t„- С„и t = t -zt или в случае торможения tz = t +nt

И Г = te+nt 2 МОЖНО ПОЛОЖИТЬ ЧТО время пролета соседних участков отличается на одно и то же время, т. е.

at„ = at< . Таким образом, выражая разность ьг.„ пролета участков 1 и

1 как at, = t„-t (или для торможения dtq = и -t„) и подставляя ь 1 вместо ь t можно задать момент времени tq =. t<-ь = t<- 4+ = —. +2 (или для торможения Е = t +ьг.„= t +

+t -t q = -t„+2t, т, е. независимо от знака ускорения) пролета моделью сечения фотографирования.

Учитывая, что импульсный источник излучения имеет фиксированную задержку- t — время от подачи управляющего импульса на запуск лампы излучателя до,момента начала собственно i излучения, т.е, время "накачки", после которого можно производить фотографирование, необходимо определить

9083

4 момент врст.ни t „„ íà включение импульсного источника излучения, кото— рое можно опре,епить, как

t>,,ä относительно момента пролета

5 датчика 3. Тогда момент запуска источника через времена пропета участка 1„и 1 можно определить как

"л + 2гг 4ад °

Вычисление момента времени t,„ запуска источника можно выполнить на одном реверсивном времяимпульсном преобразователе 7, дополненном од- . ним младшим разрядом на триггере 8.

Перед началом эксперимента определяют задержку <,дд срабатывания источника 5, выражают измеренное г.,дд в единицах Т.„, (периода тактовых импульсов) и в двоичном коде устанавливают на клавишном регистре 6, При подаче импульса по шине 17 начальной установки в преобразователь 7 и триггер

8 записывается код Т,д в обратном коде, т,е. -Т д .

25 Затем, после регистрации модели датчиком 1 в преобразователе 7, дополненном триггером 8, вычисляется значение -t„, т.е. определяется ве\ личина - „- цд. При этом на вход

22 обратного счета поступают импульсы с инверсного выхода триггера 8. Далее, после регистрации модели датчиком 2 только в преобразователе 7 осуществляется прямой счет импульсов, т,е, вычисление 2г . 1 моменту пересечения моделью датчика 3 в преобразователе будет сформирован код, равный t3„,= -с„-t,«+2t,.

После регистрации модели датчиком

40 3> преобразователь 7, дополненный триггером 8, вновь переключается на режим обратного счета. В момент, когда значение преобразователя 7 прижимает нулевое значение и триггер 8 пе45 реключается из единичного в нулевое состояние, на выходе 26 заема вырабатывается импульс, который поступает на вход 19 запуска импульсного источника 5. Этот импульс вырабатывается через время t „ после пересечения плоскости датчика 3 (фиг, 2) .

При пересечении моделью плоскости датчика 1 через элемент ЗИЛИ 10 на синхровход 29 счетчика 9 поступает импульс, переключающий его младший (О-й) разряд в единичное состояние.

При этом разрешается прохождение импульсов ГИ через элемент И 14 на . синхровход 28 триггера 8 и импульсов

1429083 с инверсного выхода триггера 8 через элемент И 13 на вход 22 преобразова1 теля 7. Таким образом, на преобразо, вателе 7 организуется обратный счет импульсов с периодом 2Т„, а на преобразователе 7, дополненном тригге-! ром 8, организуется счет с периодом

Т- Пр °

При пересечении моделью плоскости датчика 2 через элемент ЗИЛИ 10 пос- 10 тупает импульс, переключающий счетчик

9 в следующее состояние (О-й разряд в нулевое состояние, 1-й разряд — в единичное). При этом запрещается прохождение импульсов ГИ через элементы

И 14 и 13 и разрешается прохождение импульсов ГИ через элемент ЗИ 12 на вход 21. прямого счета, К этому момен-! ту времени в преобразователе 7 доФ полненном триггером 8, сформирован двоичный код, характеризующий время (-t»„ — „)пролета участка 1„ с учетом 1, . Далее только в преобразователе 7 организуется прямой счет импульсов с периодом Т р . Таким образом

25 в преобразователе 7 организуется преобразование времени t пролета участка 1, с частотой f вдвое большей, чем времени „пролета участка 1«(с частотой йг « /2) °

При пересечении моделью плоскости датчика 3 счетчик 9 переключается в следующее состояние; Π— и разряд — в единичное, 1-й разряд остается в единичном. При этом прекращается поступ- 35 ление импульсов ГИ на вход 21 прямого счета и разрешается поступление импульсов ГИ на вход 28 триггера 8, а также с его инверсного выхода на вход 22 обратного счета, К этому моменту в преобразователе 7, дополненном триггером 8, сформирован двоичный код, характеризующий время (-t»p - „ +2 ), равное моменту запуска источника. Далее в преобразова45 теле 7 организуется режим обратного счета тактовых импульсов ГИ при измер ении и нт ер вал а вр еме ни

В режиме обратного счета в момент нулевого состояния времяимпульсного

I преобразователя 7 и триггера 8 на выходе 26 заема вырабатывается импульс, поступающий на вход 19 запуска импульсного источника, инициируя процесс "накачки". Этот момент характеризуется временем t „„ относительно пересечения моделью плоскости датчика 3, Одновременно этот импульс поступает на вход элемента 15 задержки, на выходе которого через время, необзодимое на процесс "накачки" н соб— ственно фотографирование « исследуемом сечении, вырабатывается импульс, посту««ающий на вход 18 синхронизации механизма покадровой пер емотки пленки фотоаппарата 4. При этом фотоаппарат

4 подготавливается к съемке следующей модели, Кроме того, импульс с выхода 26 преобразователя 7 поступает на второй вход элемента 2ИЛИ 11, с выхода которого он поступает на счетчик 9 и входы 23 и 24. При этом счетчик 9 устанавливается в нулевое состояние, à B преобразователь 7 и триггер 8 заносится обратный код — 1 >О д . Таким образом, устройство подготовлено для выработки управляющих сигналов для регистрации следующей модели. Однако модель все еще находится до исследуемого сечения, Поэтому при проведении экспериментов необходимо учиты— вать, что интервал времени между моделями должен быть больше времени пролета исследуемого участка 1 плюс время на подготовку импульсного источника 5 и фотоаппарата 4 к сле-, дующему кадру.

В момент времени t> = -t„ + 2t

Е

t „«, + »дпосле пересечения плоскости датчика 3 модель находится в .исследуемом сечении и происходит .освещение модели импульсом излучения, собственно фотографирование. Дополнительного импульса на фотографирова ние не требуется, так как считается, что источник срабатывает через фиксированное время t „A ««o ««e его запуска.

При проведении экспериментов размеры участков 1„=1 =1 выбирают такими, чтобы время tq пролета участка

1 с уче«ом исследуемых диапазонов скоростей и ускорений (торможений) было достаточным для "накачки" лампы излучателя (t,„< ). Разрядность времяимпульсного преобразователя 7 выбирают такой, чтобы было возможно измерять времена пролета участков с учетом tz< в исследуемых диапазонах.

Формула изобретения

Устройство для фотографирования высокоскоростных моделей, содержащее три датчика положения движущейся мо1429083

Составитель А Жуков

Редактор В.Данко Техред Л.Олийнык Корректор М.Демчик

Заказ 5124/44 Тираж 442 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д, 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 дели, импульсный источник излучения, фотоаппарат с механизмом покадровой пер емотки пл енки, р евер си вный времяимпульсный преобразователь, клавишный

5 регистр, триггер, элемент задержки и логический элемент И, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повьппения качества фотоснимков эа счет повышения точности определения момента запуска импульсного источника излучения относительно момента пролета исследуемого сечения моделью, движущейся с ускорением или торможением, и упрощения устройства, в-него допол- 15 нительно введены двухразрядный двоичный счетчик и логические элементы И, ЗИ, 2ИЛИ, ЗИЛИ, причем выходы трех .датчиков положения подключены к входам элемента ЗИЛИ, выход которого 20. подключен к синхровходу счетчика, пря. мой выход младшего разряда счетчика подключен к вторым входам основного и дополнительного элементов И, первый вход. основного элемента И соединен с третьим входом элемента ЗИ и выходом введенного в устройство генератора тактовых импульсов, выход основного элемента И подключен к синхровходу триггера, инверсный выход которого соединен с первым входом дополнительного элемента И, выход которого соединен с входом обратного счета преобразователя, прямой выход старшего разряда счетчика подключен к первому входу элемента ЗИ, инверсный выход младшего разряда счетчика подключен к второму входу элемента ЗИ, выход которого соединен с входом прямого счета преобразователя, разрядные выходы клавишного регистра соединены с соответствующими разрядными входами загрузки преобразователя, выход заема которого соединен с входом запуска импульсного источника излучения, с вторым входом элемента

2ИЛИ и с входом элемента задержки, выход которого подключен к входу синхронизации механизма покадровой перемотки пленки фотоаппарата, младший разряд клавишного регистра соединен с входом загрузки триггера, шина начальной установки, введенная в устройство, подключена к первому входу элемента 2ИЛИ, выход которого соединен с входом нулевой установки счетчика, входом записи в преобразователь и входом записи в триггер.