ВІКІСТОРІНКА
Навигация:
Інформатика
Історія
Автоматизація
Адміністрування
Антропологія
Архітектура
Біологія
Будівництво
Бухгалтерія
Військова наука
Виробництво
Географія
Геологія
Господарство
Демографія
Екологія
Економіка
Електроніка
Енергетика
Журналістика
Кінематографія
Комп'ютеризація
Креслення
Кулінарія
Культура
Культура
Лінгвістика
Література
Лексикологія
Логіка
Маркетинг
Математика
Медицина
Менеджмент
Металургія
Метрологія
Мистецтво
Музика
Наукознавство
Освіта
Охорона Праці
Підприємництво
Педагогіка
Поліграфія
Право
Приладобудування
Програмування
Психологія
Радіозв'язок
Релігія
Риторика
Соціологія
Спорт
Стандартизація
Статистика
Технології
Торгівля
Транспорт
Фізіологія
Фізика
Філософія
Фінанси
Фармакологія


Параметри і характеристики аерофотозатворів

 

Робота будь-якого аерофотозатвора може бути зображена графічно у вигляді діаграми роботи аерофотозатвора, зображеної на рис. 4.6.

Рис. 4.6. Діаграма роботи аерофотозатвора АФА

 

По осі абсцис відкладається час, по осі ординат величина пропущеного аерофотозатвором світлового потоку Фυ. Величина потоку Фυ, пропорційна площі отвіру S, щовідкривається аерофотозатвором. Основні параметри аерофотозатвора можна визначити за допомогою цього графіка (рис. 4.6). Нехай у деякий момент часу А посилається імпульс струму для включення аерофотозатвора. Через якийсь час t аерофотозатвор почне відкриватися. Час tи між посилкою імпульсу і початком експонування називається часом інерції аерофотозатвора. Потім від моменту В до моменту G триває фаза відкривання аерофотозатвора, яка характеризується часом tвідкр, після цього спостерігається фаза повного відкриття tп, і, нарешті, фаза закривання tзакр.

Час tо, протягом якого світлочутливий матеріал у даній точці піддається впливу світла, називається повною витримкою:

 

tо = tвідкр + tп + tзакр . (4.2)

 

Якби аерофотозатвор спрацьовував миттєво, то на діаграмі були б відсутні фази відкривання і закривання. Діаграма роботи такого ідеального аерофотозатвора має вид прямокутника ВСКЕ. Відношення кількості світла, що пройшло через реальний аерофотозатвор на дану точку світлочутливого матеріалу, до кількості світла, що пропустив би ідеальний аерофотозатвор, називається коефіцієнтом корисної дії η (ККД) аерофотозатвора. Відповідно до рис. 4.6:

 

(4.3)

 

де S – площа фігур на рис. 4.6. Для різних фаз роботи аерофотозатвора можна визначити свої оптичні ККД:

. (4.4)

Час, протягом якого ідеальний аерофотозатвор пропустив би таку ж кількість світла, яке реальний аерофотозатвор пропускає за час фактичної витримки, називається ефективною витримкою te:

 

. (4.5)

З даної формули можна визначити вираз для ККД аерофотозатвора:

 

(4.6)

 

Для аерофотозатворів, у яких висхідна крива BD діаграми роботи симетрична спадній кривій FE, виразу, що визначає їх оптичний ККД, приймає більш простий вигляд:

 

(4.7)

Діапазон витримок Дt аерофотозатвора визначається відношенням максимальної витримки tоmax до мінімальної tоmin:

. (4.8)

 

Він характеризує можливість АФА забезпечувати одержання високоякісних аерофотознімків при зміні освітленості об'єктів аерофотографування, чи інших умов аерофотознімання.

 

Вимоги до аерофотозатворів

 

Виходячи з особливостей аерофотографування, до аерофотозатворів пред'являються вимоги, згідно з якими вони повинні забезпечувати наступне:

- задану величину і сталість витримки в процесі аерофотознімання і її одночасність для всієї площі аерофотознімка;

- необхідний діапазон витримок, обумовлений умовами аерофотографування, швидкістю і висотою польоту;

- максимальний коефіцієнт корисної дії;

- високу якість оптичного зображення, тобто не знижувати розрізняючої здатності аерознімка і не вносити істотних спотворень при аерофотографуванні;

- високу надійність роботи;

- стабільність характеристик у різних умовах експлуатації.

 

Шторні аерофотозатвори

 

Аерофотозатвор, який складається з однієї чи декількох шторок, що рухаються в межах світлового отвору прямолінійно, називається шторним. У таких аерофотозатворів пропущення світлового потоку на світлочутливий матеріал забезпечується через щілину в шторці, розташовану між аерофотооб’єктивом і світлочутливим матеріалом у площині, перпендикулярній головній оптичній осі аерофотооб’єктива (рис. 4.7).

 

Рис. 4.7. Шторний аерофотозатвор:

1 – шторка; 2 – аерофотооб'єктив; 3 – аерофотоматеріал; 4 – щілина шторного аерофотозатвора

При експонуванні щілина переміщається щодо нерухомого світлочутливого матеріалу і послідовно експонує всі точки аерофотознімка. У напрямку, перпендикулярному руху, щілина має розмір трохи більший розміру аерофотознімка в цьому ж напрямку. Параметри шторного аерофотозатвора можна визначити в такий спосіб. Якщо вважати, що швидкість Vшт руху шторки постійна і ширина щілини lщ більше діаметра 2rо перетину площиною шторки конуса світлових променів:

 

lщ > 2rо ,

 

то діаграма роботи аерофотозатвора буде мати вигляд фігури BDFE (рис. 4.6). За час відкривання щілина проходить шлях рівний 2rо, за час повного відкриття – (lщ 2rо),і за час закривання – 2rо. При постійній швидкості щілини Vшт час відкривання tвідкр, повного відкриття tn і закривання tзакр визначаються за такими співвідношеннями:

 

(4.9)

де rо – радіус перетину площиною шторки конуса світлових променів. З подоби трикутників ABC і ADE (рис. 4.7) випливає, що

 

(4.10)

де h – відстань між площиною шторки і світлочутливим матеріалом; D – діаметр діючого отвору аерофотооб’єктива; f – фокусна відстань аерофотооб’єктива. Підставивши вирази (4.9) і (4.10) у співвідношення (4.2), після перетворень одержимо формулу для визначення повної витримки

 

(4.11)

Зі співвідношення (4.11) видно, що при визначеній відстані між площиною шторки і світлочутливим матеріалом фактична витримка аерофотозатвора залежить від швидкості руху Vшт і ширини щілини lщ, а також від відносного отвору аерофотооб’єктива Do6 f. Таким чином, при постійних величинах Vшт і lщ та діафрагмуванні аерофотооб’єктива повна витримка шторного аерофотозатвора міняється. Повна витримка тим сильніше залежить від діафрагми, чим вужча щілина.

Для шторного аерофотозатвора площа BCD діаграми роботи складає половину площі прямокутника BCDG, тобто оптичний ККД фаз відкривання і закривання дорівнює

 

(4.12)

 

Зурахуванням виразів (4.7), (4.9), (4.11) і (4.12) ККД шторного аерофотозатвора визначається за співвідношенням

 

(4.13)

 

Зі співвідношення (4.13) видно, що ККД шторного затвора залежить від ширини щілини lщ, відстані h від шторки до світлочутливого матеріалу. Зміною відстані h і ширини щілини lщ можна одержати оптичний ККД до 0,8.

Ефективна витримка в шторних аерофотозатворах залежить тільки від ширини щілини lщ і швидкості руху щілини Vшт і не залежить від діафрагмування, на відміну від повної витримки. Зі співвідношень (4.5) і (4.13) можна одержати

 

(4.14)

 

Неодночасність експонування різних точок аерофотознімка і переміщення аерофотоапарата відносно об'єктів, що фотографуються, є причиною появи геометричних спотворень зображення на аерофотознімку. Розглянемо випадок, коли напрямок руху щілини протилежний напрямку польоту літального апарата (рис. 4.8).

 

Рис. 4.8. Характер спотворень, які вносить шторний затвор

 

Нехай у деякий момент часу t1 аерофотоапарат займає положення I відносно об'єкта АС, що фотографується. На світлочутливому матеріалі проектується його зображення у вигляді відрізка ас. Через щілину, яка переміщується зі швидкістю Vшт, експонується спочатку точка а в момент часу t1, а потім у момент часу t2 експонується точка с1 через проміжок часу Δt = t2 - t1. Точка c1 є зображенням точки С в момент часу t2. Величина відрізка сс1характеризує лінійне спотворення δ, тобто

 

(4.15)

 

де Vиз – швидкість руху оптичного зображення в площині світлочутливого матеріалу, м/с; Δt=t2 - t1– різниця в часі експонування точок а і с; δ вимірюється у м.

Швидкість руху зображення Vиз у площині світлочутливого матеріалу знаходиться з виразу

(4.16)

 

де Vп –шляхова швидкість польоту літального апарата; f –фокусна відстань об'єктива; Н – висота аерофотографування.

Величина Δt визначається відстанню, яку проходить щілина за час експонування всього об'єкта АС, тобто відстанню lшт і швидкістю Vшт руху шторки:

 

(4.17)

 

З подоби трикутників sc1a і sde знаходимо

 

(4.18)

 

де l1 = ас1 – лінійна величина зображення в напрямку експонування щілиною, м.

 

Якщо зображення об'єкта розташоване в межах усього аерофотознімка, те замість l1у вираз (4.18) підставляється величина l, причому l l1, де l –сторона аерофотознімка в напрямку руху шторки. З виразів (4.15) – (4.18) одержимо

(4.19)

 

де δ, l, h, f –у м; Vп і Vшт – у м/с.

 

Зі співвідношення (4.19) видно, що геометричні спотворення на аерофотознімках прямо пропорційні швидкості польоту Vп літального апарата і обернено пропорційні швидкості руху щілини Vшт. Подібні спотворення будуть відсутні, якщо в аерофотоапараті передбачена компенсація зрушення зображення. Для зменшення спотворення в аерофотоапаратах без компенсації зрушення зображення передбачають рух шторок уздовж короткої сторони аерофотознімка.

До достоїнств шторних аерофотозатворів відносяться:

- порівняльна простота конструкції;

- можливість одержання малих витримок у досить широкому діапазоні Дt ≥ 8.

Недоліки шторних аерофотозатворов полягають у наступному:

- вони вносять лінійні і кутові спотворення у фотографічне зображення;

- витримка змінюється по полю аерофотознімка;

- фактична витримка й оптичний ККД змінюються при діафрагмуванні аерофотооб’єктива.

Шторні аерофотозатвори застосовуються в денних кадрових аерофотоапаратах АФА-39, АФА-БА й інших. На рис. 4.9 показана кінематична схема шторного аерофотозатвора аерофотоапарата АФА-39.

 

Рис. 4.9. Кінематична схема шторного аерофотозатвора аерофотоапарата АФА-39:

1 – рукоятка переводу витримок; 2 – зубчасте колесо; 3 – валик; 4 – валик заводний;

5 – зубчасте колесо; 6 – трубка; 7, 8, 9 – зубчасті колеса; 10 – муфта торцева; 11 – зубчасте колесо; 12 – собачка; 13 – храповик; 14 – пружина; 15 – валик; 16 – вісь

Жалюзійні аерофотозатвори

Аерофотозатвор, який складається з вузьких прямокутних чи секторних світлових заслінок, що при спрацьовуванні аерофотозатвора обертаються навколо осей, які лежать у площині світлового отвору, називається жалюзійним (рис. 4.10).

 

 

Рис. 4.10. Схема проходження через жалюзійний (ламельний) аерофотозатвор

пучка рівнобіжних світлових променів під кутом β до оптичної осі

 

У таких аерофотозатворах пропущення світлового потоку на світлочутливий матеріал здійснюється за допомогою ряду обертових тонких пластин (заслінок) прямокутної форми. Як правило, пластини розміщаються між лінзами аерофотооб’єктива. Осі обертання пластин взаємно рівнобіжні і розташовані в площині, перпендикулярній головній оптичній осі аерофотооб’єктива. Пластини мають між собою кінематичний зв'язок, що забезпечує погодженість (синхронність) їхнього обертання.

За характером руху пластин при експонуванні світлочутливого матеріалу жалюзійні аерофотозатвори поділяються на аерофотозатвори прямої і зворотної дії. Пластини аерофотозатвора прямої дії повертаються при першому експонуванні практично на 180° в одному напрямку і при наступному експонуванні – на 180° в іншому напрямку. Пластини аерофотозатвора поворотної дії повертаються при відкриванні діючого отвору об'єктива на кут 90° в одному напрямку, а при закриванні повертаються на цей же кут в іншому напрямку.

Для зменшення можливості проникнення світлового потоку через закритий аерофотозатвор ширина пластин робиться трохи більшою, ніж відстань між осями обертання. Перекриття пластин характеризується коефіцієнтом перекриття kпер, що знаходимо зі співвідношення

 

(4.20)

 

де b – ширина пластини, м; с – відстань між осями пластин, м. В аерофотозатворах сучасних аерофотоапаратів величина kпер лежить у межах 0,2...0,3.

Повна витримка аерофотозатвора з безупинним рухом пластин складається з часу фази відкривання і часу фази закривання (рис. 4.11):

 

(4.21)

 

де φвідкр = φзакр; φвідкр – кут відкривання: φзакр – кут закривання; ω – кутова швидкість обертання пластини.

 

 

Рис. 4.11. Діаграма роботи жалюзійного (ламельного) аерофотозатвора

 

Як видно з рис. 4.10,

де φ1 – кут між положенням пластин аерофотозатвора перед початком їхнього руху і положенням, що вони займають у момент початку пропущення світлового потоку на аерофотоматеріал; β – кут між напрямком світлового пучка й оптичною віссю аерофотооб’єктива.

З ΔABD (рис. 4.10) одержимо:

 

відкіля

 

 

і

 

Тоді

 

(4.22)

 

Як видно зі співвідношення (4.22), у жалюзійного аерофотозатвора з безупинним рухом пластин фактична витримка в даній точці аерофотознімка залежить від швидкості обертання ω і коефіцієнта перекриття kпер пластин. Крім того, за інших рівних умов фактична витримка жалюзійного аерофотозатвора міняється по полю аерофотознімка (залежність tо від кута β), а при критичному куті βкр світлові промені не проходять навіть через цілком відкритий аерофотозатвор. Величина βкр визначається зі співвідношення:

Коефіцієнт корисної дії жалюзійного аерофотозатвора з безупинним рухом пластин дорівнює коефіцієнту корисної дії фази відкривання:

 

(4.23)

 

Дане співвідношення (4.23) показує, що ККД залежить тільки від коефіцієнта перекриття пластин kпер і кута нахилу променів β до оптичної осі аерофотооб’єктива.

За характером експонування жалюзійний аерофотозатвор відноситься до затворів послідовного експонування. Це є причиною появи додаткових спотворень фотографічного зображення при аерофотографуванні. Однією з особливостей жалюзійного аерофотозатвора є те, що він викликає дифракцію світла, результатом чого є деяке зниження розрізняючої здатності АФА.

До достоїнств жалюзійних аерофотозатворів відносяться:

- надійність у роботі;

- можливість одержання порівняно малих витримок в АФА з великим діючим отвором аерофотооб’єктива;

- незмінність параметрів аерофотозатвора при діафрагмуванні.

Недоліки жалюзійних аерофотозатворів полягають у наступному:

- витримка міняється по полю аерофотознімка;

- аерофотозатвори вносять невеликі спотворення у фотографічне зображення;

- жалюзійні аерофотозатвори знижують розрізняльну здатність АФА.

Жалюзійні аерофотозатвори застосовуються в денних кадрових середньофокусних і довгофокусних АФА з великим діаметром діючого отвору (АФА-54, АФА-42, АФА-72).

На рис. 4.12 зображена кінематична схема жалюзійного аерофотозатвора.

 

 

 

Рис. 4.12. Кінематична схема жалюзійного аерофотозатвора аерофотоапарата АФА-72:

1 – ламелі жалюзійного аерофотозатвора; 2 – електродвигун; 3 – лічильник; 4 – механізм дискретних переміщень; 5 – вантажі (інерційні маси); 6 – куліса; 7 – рейка привода ламелей аерофотозатвора; 8 – амортизаційні вантажі ламелей, що пом'якшують удари ламелей

при зупинці механізму

 

Центральні аерофотозатвори

 

Аерофотозатвор, у якому світловий отвір відкривається від середини до країв і закривається в зворотному напрямку називається центральним (рис. 4.13).

У центральних аерофотозатворів пропущення світлового потоку на світлочутливий матеріал здійснюється за допомогою декількох пелюстків, що відкривають діючій отвір від центру до периферії. Пелюстки розміщаються між лінзами аерофотооб’єктива і мають можливість узгоджено обертатися на осях, рівнобіжних головній оптичній осі аерофотооб’єктива. У відкритому положенні аерофотозатвора пелюстки виходять за межі діючого отвору аерофотооб’єктива, завдяки цьому діючий отвір відкривається повністю. Робочі крайки пелюстків можуть мати різну форму: прямолінійну, фасонну, у вигляді частини дуги окружності і т.д.

За характером руху пелюстків центральні аерофотозатвори поділяються на аерофотозатвори прямої і реверсивної дії. Пелюстки аерофотозатворів прямої дії при відкриванні і закриванні діючого отвору аерофотооб’єктива обертаються в одному напрямку, реверсивного – при відкриванні в одному, а при закриванні в іншому напрямку.

 

Рис. 4.13. Принцип дії центрального (пелюсткового) аерофотозатвора

 

Характеристики центрального аерофотозатвора визначаються формою вирізу на пелюстках, швидкістю їхнього обертання і діаметром діючого отвору аерофотооб’єктива. На рис. 4.14 показана кінематична схема роботи центрального аерофотозатвора.

 

 

Рис. 4.14. Кінематична схема центрального (пелюсткового) аэрофотозатвора аерофотоапарата НА-Я-7: 1 – ламелі; 2 – приводне кільце; 3 – вісь обертання ламелі; 4 – електромагніт закривання аерофотозатвора; 5 – кулачок; 6 – імпульсний механізм видачі сигналу у фоторегістратор координат ФК-1; 7 – кінцевий вимикач, що включає електромагніт відкриття аерофотозатвора;

8 – електромагніт відкриття аерофотозатвора; 9 – кінцевий вимикач включення запалювання імпульсних ламп освітлювальної установки СОУ-2

Для зменшення витримки центрального аерофотозатвора реверсивної дії аерофотозатвор роблять двоярусним (рис. 4.15). Такий аерофотозатвор має дві однакові групи (два яруси) пелюстків, розташованих послідовно на шляху світлового пучка. В зведеному стані одна група пелюстків закрита, а інша – відкрита. При експонуванні перша група пелюстків відкриває отвір аерофотозатвора, а друга закриває. При взводі аерофотозатвора вони повертаються у вихідне положення. Робота обох груп синхронізована: друга група починає закриття світлового отвору в той момент, коли перша повністю відкриє світловий отвір. У цьому випадку фаза повного відкриття дорівнює нулю (tn = 0) і витримка вийде значно меншою, ніж у звичайного одноярусного аерофотозатвора реверсивної дії. Виграш у часі виходить за рахунок того, що в звичайному аерофотозатворі реверсивної дії пелюстки після повного відкриття світлового отвору до зупинки мають вибіг. При русі пелюстків у зворотному напрямку до початку закриття вони повинні повернутися на величину вибігу. Усе це вимагає часу, на який збільшується витримка одноярусного аерофотозатвора, що обов'язково має фазу повного відкриття.

 

 

 

Рис. 4.15. Двоярусний центральний аерофотозатвор аерофотоапарата А-70М:

1 – електродвигун; 2 – редуктор; 3 – важільно-електро-магнітний пристрій;

4 – ярус відкривання; 5 – ярус закривання

 

Двоярусний аерофотозатвор може додатково виконувати роль діафрагми. Для цього треба збільшити випередження початку руху другого ярусу пелюстків. Тоді ребра другого і першого ярусів зустрінуться на границі задіафрагмованого отвору аерофотооб’єктива, при цьому буде спостерігатися,також, додаткове зменшення витримки аерофотозатвора. Двоярусний центральний аерофотозатвор застосовується в аерофотоапараті А-70М.

© 2013 wikipage.com.ua - Дякуємо за посилання на wikipage.com.ua | Контакти