高速摄像机 FASTCAM SA4

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FASTCAM使用手册

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2008年9月第一版 2008年9月第1次印刷FastCUT, FastCAM, FastFRAME, FastSHAPES, FastNEST,FastTRACK, FastAIR, FastCOPY 和 FastLOC Dongle是Fagan Microprocessor Systems Pty Ltd公司的注册商标。

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®软件 (6)安装/卸载F AST CAMF AST CAM®简介 (17)关于本手册 (20)FASTCAM 快速使用指南 (22)1．用户界面 (22)2．绘制零件图 (26)3．使用F AST PATH自动生成切割代码(NC) (29)4．校验切割代码(NC) (32)5．操作流程图 (34)FASTNEST快速使用指南 (36)1．F AST NEST介绍 (36)2．用户界面 (37)3．套料步骤 (39)4．F AST NEST套料流程图 (46)第一章软件初步 (48)1-1 开始 (48)1-2 “加密狗” (48)1-3 运行F AST CAM绘图程序 (49)1-4 绘制零件 (49)1-5 使用鼠标 (50)1-6 屏幕坐标系 (54)1-7 绝对坐标编程 (55)1-8 增量式编程 (60)1-9 输入点 (67)1-10 线菜单 (73)1-11 弧菜单 (74)1-12 存盘与读入文件 (76)1-13 显示菜单 (79)1-14 删除菜单 (79)1-15 修剪菜单 (80)1-16 生成编程路径 (81)1-17 套料理论及其应用 (82)FASTNEST 新增功能 (97)DWG套料 (97)配对共边切割功能 (98)退回移动 (100)重新设置文件 (100)废料切割 (100)鼠标滚轮缩放 (101)旋转板材 (102)重叠检查 (102)全自动任意共边切割 (103)桥接 (104)第二章 FASTCAM (106)2-1 文件菜单 (106)2-2 线菜单 (113)2-3 弧菜单 (116)2-4 点菜单 (120)2-5 标准件菜单 (122)2-6 删除菜单 (126)2-7 块菜单 (130)2-8 显示菜单 (136)2-9 工具菜单 (142)2-10 文字 (145)2-11 CAD层 (146)2-12 校验 (149)2-13 修剪 (150)2-14 编程路径 (151)2-15 控制点 (151)2-16 坡口 (152)2-17 NC编程路径 (153)2-18 语言 (158)第三章 FASTPATH 手册 (162)3-1 F AST PATH简介概念 (162)3-2 F AST PATH简介单切割过程快速设置 (162)3-3 F AST PATH选择菜单 (166)3-4 设置切割过程 (170)3-5 内边界引入引出线 (173)3-6 外边界引入线 (174)3-7 切割顺序 (176)3-8 排料选项 (177)3-9 特定设置 (180)3-10 垫缝/补偿 (181)3-11 坡口 (184)3-12 雕刻/桥接 (185)第四章 FASTNEST (186)4-1 文件切割表 (186)4-2 套料文件 (193)4-3 自动套料 (199)4-4 手动套料 (201)4-5 显示 (205)4-6 输出 (212)4-7 实用工具 (214)4-8语言 (221)第五章 FASTPLOT (222)5-1 NC文件 (222)5-2 NC工具 (225)5-3 NC系统 (227)第六章 FASTCAM 文件结构 (228)文件类型： (228)控制器与“CONTROL.CON”文件 (232)M代码示例: (236)G代码示例: (236)"SETUP.DAT"设置文件 (238)附录 A 小键盘功能键表 (248)附录B流程图 (250)F AST CAM流程图 (250)F AST NEST套料流程图 (251)附录C FASTCAM模板 (252)附录 D关键字 (253)附录 E FASTCAM套料软件免费学习培训 (255)FASTCAM 其他软件模块介绍： (258)中国销售与技术支持 (260)国际销售与技术支持 (261)软件安装指导安装/卸载FastCAM®软件系统要求在Windows系统下运行FastCAM®, 至少需要:∙具有486DX以上的处理器的微机.∙光盘驱动器.∙500 MB的空余硬盘空间.∙256 MB RAM 内存.∙Microsoft Windows 操作系统.∙具有VGA的分辨率或更高的显示卡.运行FastCAM®安装程序这一安装程序自动安装了FastCAM®运行所必需的文件，同时自动建立了程序目录和程序桌面图标。

悬浮导体与高压导线间的放电规律实验分析

悬浮导体与高压导线间的放电规律实验分析吴志坤;朱宁西;刘刚;董选昌【摘要】为了分析无人机巡线或特殊机器人作业时与线路之间发生放电产生的电磁干扰,研究高压导线与悬浮导体之间的放电规律尤为重要.采用高速摄像机设备进行放电实验的拍摄,利用MATLAB进行图片的灰度值筛选,转化为放电间隔时间后分析数据.分别进行了导线加载不同临界放电电压倍数、改变临界放电电压值、加载风速的放电拍摄实验.得到结果为:放电频率与临界放电电压值无关,随着导线上电压与临界放电电压值比值的增加而相应增大,加载风速会降低放电频率.%In order to analyze electromagnetic interference produced by discharge between unmanned aerial vehicles or spe-cial robots and transmission lines,it is important to study discharge rules between high-voltage wires and suspended conduc-tors. Therefore,the high speed camera was used for shooting and MATLAB was used for grey value filtering for images so as to get data of discharge intervals for analyzing. Discharge shooting experiments on the conductor loaded with different critical discharge voltage multiples,changing critical discharge voltage values and loaded with wind speed were respectively performed. Results indicate discharge frequency is irrelevant to critical discharge voltage value which may augment with in-crease of ratio of conductor voltage to critical discharge voltage value. Besides,wind speed may decrease discharge frequen-cy.【期刊名称】《广东电力》【年(卷),期】2017(030)010【总页数】6页(P17-22)【关键词】悬浮导体;放电规律;高速摄像机;灰度值筛选;间隔时间【作者】吴志坤;朱宁西;刘刚;董选昌【作者单位】华南理工大学电力学院,广东广州 510640;华南理工大学电力学院,广东广州 510640;华南理工大学电力学院,广东广州 510640;广州供电局有限公司输电管理所,广东广州 510310【正文语种】中文【中图分类】TM83对于近年来采用无人机的输电线路巡线和采用巡检机器人[1]的带电作业，作业过程中可能因不可抗拒因素距离输电线路过近导致感应放电，产生的电磁干扰主要会影响无人机或巡检机器人的通信、定位和电路板的安全稳定工作，而感应放电产生的电弧频率影响着对机器的干扰程度。

全氟己酮抑制乙醇

收稿日期:2023-02-27;修改日期:2023-04-13基金项目:国家重点研发计划项目(2021Y F B 4000904);国家自然科学基金项目(51906030);火灾科学国家重点实验室开放基金项目(H Z 2019-K F 07)作者简介:慕雪蒙,大连理工大学硕士研究生,研究方向为爆炸安全防护㊂通讯作者:丛海勇,副教授,E -m a i l :h y c o n g@d l u t .e d u .c n第32卷第4期2023年12月火灾科学F I R ES A F E T YS C I E N C EV o l .32,N o .4D e c .2023文章编号:1004-5309(2023)-0216-09D O I :10.3969/j.i s s n .1004-5309.2023.04.02全氟己酮抑制乙醇/汽油替代物爆炸特性及机理研究慕雪蒙,丛海勇*,毕明树(大连理工大学化工学院,大连,116024)摘要:为探究全氟己酮对不同乙醇掺混浓度汽油替代物的抑制效果和其详细反应动力学机理,开展了全氟己酮抑制乙醇/汽油替代物爆炸实验及模拟研究㊂结果表明,全氟己酮可有效降低不同浓度乙醇/汽油替代物的爆炸超压和火焰速度,全氟己酮浓度越高抑制效果越显著㊂此外,组建了包含241种组分㊁1346个基元反应的全氟己酮抑制乙醇/汽油替代物燃烧的动力学机理模型,研究发现提升乙醇掺混浓度,层流燃烧速度增加㊁火焰温度降低;全氟己酮通过含氟自由基捕获H ㊁O H 等关键自由基降低反应强度,R 694:C F 3+H⇒C F 2+H F 和R 760:C F 2+OH⇒C F 2:O +H 为关键捕获路径㊂关键词:爆炸抑制;哈龙替代物;燃烧机理;乙醇/汽油替代物;层流燃烧速度中图分类号:X 932 文献标志码:A0 引言乙醇汽油是一种将可再生燃料乙醇按照一定比例加入汽油中的替代燃料,不仅能够降低对传统能源的依赖,还能提高燃烧效率㊁降低温室气体的排放[1,2]㊂世界各地均在大力推广使用乙醇汽油以缓解能源与环境压力[3,4]㊂然而乙醇汽油的安全问题值得我们关注,乙醇汽油蒸气云一旦遇到点火源极易发生爆炸事故,并造成严重的人身伤亡和财产损失,因此亟须采取适当的安全防护措施来抑制爆炸㊂抑爆是指在爆炸初期通过使用抑制剂减缓和降低爆炸火焰的传播速度和爆炸超压的技术,也是爆炸防治的主要研究方向[5],常见的抑制剂包括细水雾㊁惰性气体㊁粉末等[6-8]㊂杜杨等[9,10]强调非预混氮气能阻止汽油蒸气火焰继续传播,阻断爆炸在管道中进一步扩大;W a n g 等[11]研究了惰性气体(C O 2和N 2混合气)的稀释作用以及惰性气体与超细水雾的协同作用对汽油蒸气爆炸的影响,结果表明N 2和C O 2的加入能有效降低爆炸强度,并且惰性气体与细水雾的协同作用能够显著提高抑制效果;此外,L v 等[12]研究发现,将C O 2驱动的高压细水雾用于汽油火灾的灭火效果比单独使用细水雾或C O 2更有效㊂上述抑制剂主要依靠隔绝氧气和降低系统温度等物理作用阻碍爆炸传播,抑爆效果相对有限㊂L i 等[13]研究发现七氟丙烷能高效抑制乙醇汽油燃烧,其灭火效果远优于非预混的氮气㊂但七氟丙烷在大气中的存留时间长达31年~42年,该灭火剂带来的环境问题仍值得关注[14]㊂此外,哈龙系列抑制剂由于对环境的破坏作用而被限制使用,因此亟须找到更环保㊁更高效的抑制剂来降低此类事故危害㊂全氟己酮(C6F12O)作为一种新型灭火剂对臭氧破坏潜能值为0,全球变暖潜能值仅为1,在大气中仅能存留5天,对环境的影响几乎可以忽略不计㊂研究发现,全氟己酮在一定浓度下可有效抑制甲烷[15]㊁丙烷[16]㊁甲烷丙烷混合气火焰[17]以及锂电池热失控条件下产生的混合气体(C O/H2)火焰[18-20]㊂此外,P a n等[21]通过开展C6F12O抑制乙醇汽油爆炸实验证实了C6F12O能有效降低含10%乙醇的乙醇汽油爆炸强度㊂不同国家和地区对汽油中乙醇掺混浓度的要求不同,国内使用乙醇汽油的乙醇掺混比为10%,而美国㊁巴西部分地区使用高达85%乙醇掺混的汽油[22]㊂燃料组分的不同对爆炸超压和火焰温度均具有一定影响,因此有必要进一步研究C6F12O对各乙醇掺混条件下的乙醇汽油的抑制效果及其抑制机制㊂本文通过实验研究了C6F12O对不同乙醇掺混条件下乙醇汽油蒸气爆炸超压和火焰形态的影响,并基于C h e m k i nP r o平台分析了C6F12O对乙醇汽油燃烧特性的抑制作用机理㊂1实验和模型设置1.1实验装置图1展示的是实验装置图,该装置由10L可视爆炸腔体㊁火焰形态捕捉系统以及压力数据测量系统等组成㊂该爆炸腔体(0.1mˑ0.1mˑ1m)能实现精准控温,腔体前方配备厚度为20m m的石英玻璃,腔体上方依次安装点火电极㊁压力传感器㊁进液口和气动泄放阀门㊂本实验采用真空进液法,在实验开始之前,将泄放口处阀门关闭并用聚乙烯薄膜作为泄放隔膜(静态动作用力为10.5k P a)覆盖在泄放口表面㊂实验时,首先将腔体抽至真空,之后由进液口将液体通入腔体内,待液体蒸发完毕后通入空气至常压并循环至少五分钟㊂需要指出的是:须将爆炸腔体预热至50ħ并保温,以防操作过程中蒸气液化㊂循环结束后,打开气动阀门,按点火按钮,腔体内的可燃蒸气混合物即被点燃㊂爆燃火焰图像由高速摄像机(F a s t c a mS A4)以每秒钟3000帧的速度进行记录;压力数据由P C B113B24捕获,并以200k S/s的速率保存在横河D L850E示波器中㊂图1实验装置图F i g.1S c h e m a t i c d i a g r a mo f t h e e x p e r i m e n t a l a p p a r a t u s本工作主要通过实验研究当量比(φ)为1.2的乙醇汽油蒸气爆炸㊂由于汽油成分复杂并且燃烧机理难以组建,因此使用被广泛接受的由异辛烷㊁正庚烷组成的主要参考燃料(P R F)作为汽油替代物[23]进行相关研究,下文将乙醇/汽油替代物统称为乙醇汽油㊂本文涉及的主要变量为乙醇掺混比(ψb l e)和抑制剂浓度(χi n h),主要工况如表1所示㊂φ=m(F u e l)/m(a i r)(m(F u e l)/m(a i r))s t o i c(1)ψb l e=n(C2H5OH)n(C2H5OH)+n(g a s o l i n e)(2)χi n h=n(C6F12O)n(C6F12O)+n(F u e l)+n(a i r)(3)式中:m代表质量,m(F u e l)和m(a i r)分别代表燃料和空气的质量;n代表物质的量,n(C2H5O H)㊁n(g a s o l i n e)㊁n(a i r)㊁n(C6F12O)分别代表乙醇㊁汽油㊁空气和全氟己酮的物质的量;下标s t o i c代表在化学计量浓度下,化学计量浓度下的反应式为:ψb l e C2H5OH+(1-ψb l e)(0.98i C8H18+0.02n C7H16)+(12.47-9.47ψb l e)(O2+3.76N2)ң(8.98-5.98ψb l e)H2O+(7.98-5.98ψb l e)C O2+(46.89-35.61ψb l e)N2712 V o l.32N o.4慕雪蒙等:全氟己酮抑制乙醇/汽油替代物爆炸特性及机理研究表1 实验工况表T a b l e 1 D e s c r i p t i o n s o f t h e t e s t c o n d i t i o n s .N o .φψb l e χi n h /%1~41.20.10,1.0,2.0,3.05~81.20.30,1.0,2.0,3.09~121.20.50,1.0,2.0,3.013~161.20.70,1.0,2.0,3.017~201.20.90,1.0,2.0,3.02 结果与讨论2.1 乙醇汽油爆燃发展过程以ψb l e =0.1,χi n h =0的乙醇汽油爆燃过程为例(图2),在腔体内的压力达到破膜压力之前,压力缓慢上升,火焰呈球状不断向外延伸,此阶段是典型的球形火焰㊂随后,火焰向外扩展受到壁面限制,进而发展为指尖形火焰;腔体内的压力也随之上升,当压力达到P b =16k P a 时泄放膜破裂㊂泄放膜破裂后,在内外压差的作用下大量未燃气体向泄放口的移动速度迅速增大,考虑到火焰前锋移动速度是由未燃气体的移动速度和火焰传播速度共同决定的,因此,破膜后火焰传播速度迅速增大㊂爆炸超压在42m s 时达到最大(P r e d =29.6k P a ),之后由泄放口释放的气体引起的压力下降占据主导地位,压力下降㊂随着火焰不断向泄放口处传播,泄放口的部分未燃物被点燃并形成射流火焰;腔体内的燃料逐渐燃尽,爆炸超压和火焰传播速度均不断降低,图2 乙醇汽油爆燃火焰与压力发展过程(ψb l e =0.1,χi n h =0)F i g .2 F l a m e a n d p r e s s u r e d e v e l o p m e n t pr o c e s s o f e t h a n o l g a s o l i n e d e f l a g r a t i o n (ψb l e =0.1,χi n h =0)并在惯性的作用下腔体内形成了短暂的负压(P n e g ),而后逐渐恢复到常压㊂2.2 压力特性图3展示了乙醇掺混比(ψbl e )为0.1㊁0.5及0.9的乙醇汽油爆炸超压-时间曲线㊂对于不同乙醇掺混条件,未添加抑制剂时的爆炸超压的发展过程与前述典型压力发展过程类似;添加抑制剂后,压力增长速度明显放缓且抑制剂浓度越高压力上升速度越缓慢㊂此外,由泄放隔膜破裂引起的压力峰值随着抑制剂浓度的提高逐渐明显,这是由于抑制剂加入后燃烧强度降低,爆燃引起的压力上升速率小于泄放引起的压力下降速率,因此泄放隔膜破裂后出现明显的压力峰值㊂图3 各乙醇掺混比和抑制剂浓度下乙醇汽油爆炸超压-时间曲线(φ=1.2)F i g .3 O v e r p r e s s u r e -t i m e p r o f i l e s o f e t h a n o l g a s o l i n e e x pl o s i o n u n d e r v a r i o u s e t h a n o l b l e n d i n g r a t i o s a n d i n h i b i t o r c o n c e n t r a t i o n s (φ=1.2)812火灾科学 F I R ES A F E T YS C I E N C E 第32卷第4期图4 乙醇掺混浓度和抑制剂浓度对乙醇汽油最大爆炸超压的影响F i g .4 E f f e c t o f e t h a n o l b l e n d i n g c o n c e n t r a t i o n a n d i n h i b i t o r c o n c e n t r a t i o n o n t h em a x i m u m e x p l o s i o n o v e r p r e s s u r e o f e t h a n o l ga s o l i ne 图5 不同乙醇掺混浓度的火焰传播图像(φ=1.2)F i g .5 F l a m e p r o p a g a t i o n i m a g e s u n d e r d i f f e r e n t e t h a n o l b l e n d i n g c o n c e n t r a t i o n s (φ=1.2) 不同乙醇掺混浓度的汽油最大爆炸超压不同,如图4所示㊂未添加抑制剂(χi n h =0)时,随着乙醇掺混浓度的增加,最大爆炸超压先增大后减小,乙醇掺混浓度为0.5时爆炸最剧烈;添加抑制剂后,乙醇汽油的最大爆炸超压随着乙醇掺混浓度的提高不断降低㊂此外,添加抑制剂能明显降低最大爆炸超压,并且抑制剂浓度越高抑制效果越明显,这说明C 6F 12O 能有效降低各乙醇掺混浓度下乙醇汽油的爆炸危害㊂值得注意的是,L i 等[13]在类似的实验装置中进行七氟丙烷抑制ψb l e =0.1乙醇汽油爆炸实验,结果表明加入6%和10%的七氟丙烷爆炸超压分别降低约50%和65%;在本文中使用全氟己酮达到压力下降50%的抑制效果仅需3%的全氟己酮,当加入4%的全氟己酮后乙醇汽油则不能被点燃,因此全氟己酮对乙醇汽油爆炸的抑制效果优于七氟丙烷㊂2.3 火焰特性不同乙醇掺混浓度下的火焰传播图像如图5所示㊂从图5中可以看出,各乙醇掺混浓度下的乙醇汽油爆炸火焰均经历球形火焰㊁指尖形火焰㊁射流火焰以及残焰等阶段㊂对于当量比为1.2时,乙醇掺混浓度越高火焰传播速度越快,火焰传播到指定位置用时越短;例如,乙醇掺混浓度为0.1㊁0.5㊁0.9的乙醇汽油火焰传播到泄放口处所需的时间分别为45m s ㊁44m s ㊁43m s,这也说明乙醇汽油其燃烧速率与乙醇掺混浓度呈正相关㊂抑制剂对不同乙醇掺混浓度下的乙醇汽油爆燃火焰行为均具有类似影响㊂以ψb l e =0.5的乙醇汽油为例(图6),未添加C 6F 12O 时爆燃反应较剧烈,火焰达到指定形态和位置的时间最早,随着C 6F 12O 浓度的提高,火焰前锋运动到泄放口的时间以及外部火焰消失的时间不断推迟,这说明C 6F 12O 可显著降低乙醇汽油爆燃火焰的传播速度㊂需要注意的是:在C 6F 12O 加入之后火焰颜色和亮度也出现较大变化,随着C 6F 12O 浓度的提高,火焰亮度也不断提高,并在χi n h =3.0%时发出耀眼白光;这可能是由于全氟己酮加入后阻断了燃料的部分氧化反应,912V o l .32N o .4慕雪蒙等:全氟己酮抑制乙醇/汽油替代物爆炸特性及机理研究图6 不同抑制剂浓度下的火焰图像(ψbl e =0.5)F i g .6 F l a m e i m a g e s a t d i f f e r e n t i n h i b i t o r c o n c e n t r a t i o n s (ψbl e =0.5)图7 各乙醇掺混浓度和抑制剂浓度下的层流燃烧速度和火焰温度F i g .7 L a m i n a r b u r n i n g v e l o c i t y a n d f l a m e t e m p e r a t u r e a t v a r i o u s e t h a n o l b l e n d i n g an d i n h i b i t o r c o n c e n t r a t i o n s 导致大量炭黑生成,炭黑被加热到白炽而发光[24];此外,在爆燃后期火焰展现出紫色,L i 等[13]认为紫色火焰是由于氮气参与了相关反应,因为含氟抑制剂的加入可能会促进空气中的氮参与乙醇汽油燃烧反应,从而产生C N 自由基,而C N 自由基(388n m )发射的光谱主要在紫色波段[25]㊂2.4 抑制机理为探究C 6F 12O 抑制乙醇汽油爆炸反应动力学机理,本文基于Z h a n g 等[26]简化的乙醇汽油燃烧机理㊁七氟丙烷反应动力学机理[27]以及C 6F 12O 热解机理[28]组建了包含241种组分㊁1346个基元反应的C 6F 12O 抑制乙醇汽油燃烧机理模型,结合C h e m k i nP r o 平台开展了相关计算㊂最大爆炸超压受到系统的产热和热散失速率等影响,而层流燃烧速度和火焰温度是表征燃烧过程产热和热散失速率的重要参数㊂图7展示了不同乙醇掺混浓度下,抑制剂对乙醇汽油的层流燃烧速度和火焰温度的影响㊂如图7所示,C 6F 12O 的加入对乙醇汽油层流燃烧速度和火焰温度均具有显著的抑制作用,且抑制剂浓度越高抑制效果越明显㊂此外,乙醇的掺混比也对层流燃烧速度和火焰温度具有一定影响㊂层流燃烧速度随着乙醇掺混浓度的升高不断上升,而全氟己酮对层流燃烧速度的抑制效果随着乙醇汽油掺混浓度的升高不断降低;火焰温度却随着乙醇掺混浓度的升高不断降低㊂为了确定各基元反应对层流燃烧速度的影响,不同乙醇掺混浓度和抑制剂浓度下层流燃烧速度敏感性系数展示在图8中㊂当ψb l e =0.5时,含氟反应R 1311㊁R 777㊁R 662等产生活性自由基或放热反应对层流燃烧速度具有促进作用;R 796㊁R 1331㊁R 1315等链终止反应对层流燃烧速度具有抑制作用,并且随C 6F 12O 浓度的提高各基元反应的抑制和促进作用均明显增强(见图8(a ))㊂值得注意的是,R 694对层流燃烧速度的作用因抑制剂浓度的不同而发生反转㊂图8(b )展示的是χi n h =2.0%时不同乙醇掺混浓度下的敏感性系数㊂如图8(b)所示,乙醇掺混浓度对能022火灾科学 F I R ES A F E T YS C I E N C E 第32卷第4期(a )ψb l e =0.5时,不同抑制剂浓度 (b )χi n h =2.0%时,不同乙醇掺混浓度图8 乙醇汽油层流燃烧速度的敏感性系数F i g .8 S e n s i t i v i t y c o e f f i c i e n t s f o r e t h a n o l -g a s o l i n e l a m i n a r b u r n i n g v e l o c i ty图9 乙醇掺混比和抑制剂浓度对H 和O H 自由基浓度的影响(χi n h =2.0%)F i g .9 E f f e c t o f e t h a n o l b l e n d i n g r a t i o a n d i n h i b i t o r c o n c e n t r a t i o n o nHa n dO H r a d i c a l c o n c e n t r a t i o n s (χi n h =2.0%)抑制层流燃烧速度的基元反应影响更显著,当乙醇掺混浓度由0.1提高到0.9时,R 796和R 1331对层流燃烧速度的抑制作用明显降低,并且对层流燃烧速度抑制最明显的基元反应也由R 796转变为R 663;此外,R 1311对层流燃烧速度的促进作用也随着乙醇掺混浓度的提高不断增大㊂层流燃烧速度与自由基浓度密切相关,尤其是H 和O H 自由基[29]㊂乙醇掺混浓度和抑制剂浓度对H 和O H 自由基浓度的影响展示在图9中,对不同乙醇掺混比的乙醇汽油火焰,加入C 6F 12O 均能显著降低系统中的H 自由基浓度,并且抑制剂浓度越高对自由基浓度的降低效果越显著(见图9(a ~122V o l .32N o .4慕雪蒙等:全氟己酮抑制乙醇/汽油替代物爆炸特性及机理研究c))㊂此外,在相同抑制剂浓度下,H自由基浓度均随乙醇掺混比的增大而逐渐增大㊂全氟己酮对于O H自由基浓度也有类似抑制效果(见图9(d~f))㊂从H和O H自由基浓度中可以看出,抑制剂浓度的提高降低了系统中活性自由基的浓度,从而减缓了反应速率;反之,乙醇掺混浓度的增加显著提高了系统中活性自由基的浓度,进而导致反应速率升高,这也解释了未添加C6F12O时乙醇掺混浓度的提高会增大爆炸超压的现象(见图4);然而,当ψb l eȡ0.5时,乙醇汽油的爆炸超压却随着乙醇掺混浓度的增加而降低,这是由于乙醇的能量密度较低,乙醇掺混浓度增大时单位体积的反应放热量反而降低,因此,尽管乙醇掺混浓度较高时反应速率会有所提升,但反应放热量降低所带来减损效应占主导地位,因此爆炸超压呈现降低趋势㊂含氟抑制剂主要通过降低自由基浓度来实现抑制燃烧反应,为了找出H和O H自由基主要的生成和消耗反应路径,图10展示了抑制过程中H和O H自由基主要的生成和消耗路径及其反应速率㊂如图10(a)所示,H自由基的主要产生路径为R3㊁R24和R26;而R1㊁R40和R694为H自由基的主要消耗路径,其中R694为含氟自由基对H自由基的捕捉反应,C F3等由全氟己酮热解产生的含氟自由基捕捉活性自由基并生成H F等稳定物质,从而达到降低自由基浓度阻断链反应的目的㊂图10(b)展示了O H自由基主要生成和消耗路径,R1㊁R2和R677等链的激发反应为O H自由基的产生路径;而对于R3㊁R24和R107为主要的O H自由基消耗反应㊂图10乙醇掺混比对自由基的产物生成速率的影响(ψb l e=0.5,χi n h=2.0%)F i g.10E f f e c t o f e t h a n o l b l e n d i n g r a t i o o n t h e p r o d u c t g e n e r a t i o n r a t e s o f r a d i c a l s(ψb l e=0.5,χi n h=2.0%)3结论本工作系统研究了全氟己酮(C6F12O)添加量及乙醇掺混量对乙醇/汽油替代物爆炸特性的影响规律,组建了含有241种组分㊁1346个基元反应的C6F12O抑制乙醇/汽油替代物燃烧机理模型,结合C h e m k i nP r o平台获得了各工况的层流燃烧速度和火焰温度,并阐释了系统中重要自由基的浓度分布及其生成和消耗路径㊂主要结论如下:1)当量比为1.2时,C6F12O能有效抑制各乙醇掺混浓度的汽油替代物爆炸㊂加入C6F12O后,反应系统中的H㊁O H自由基浓度大幅降低,乙醇/汽油替代物爆燃超压和火焰传播的平均速度得到有效抑制,并且C6F12O浓度越高抑制作用越明显;2)乙醇掺混浓度对系统的反应速率和能量密度均有一定影响㊂当ψb l eɤ0.5,χi n h=0时,提高乙醇掺混浓度引起的反应速率增大带来的增益效果占据主导地位,爆炸超压上升;而当ψb l e>0.5时,继续增大乙醇掺混浓度系统的能量密度降低引起减损效应占主导地位,爆炸超压降低;3)C6F12O参与反应时会通过热解产生含氟自由基,H㊁O H等活性自由基被游离的含氟自由基捕获并生成稳定产物,从而达到降低反应强度的目的,R796:C F2:O+H⇒C F:O+H F对层流燃烧速度的抑制作用最显著;R694:C F3+H⇒C F2+H F和R760:C F2+O H⇒C F2:O+H等为捕获H㊁O H自由基的关键路径㊂222火灾科学F I R ES A F E T YS C I E N C E第32卷第4期参考文献[1]S u nYL,Q i a nX M,Y u a n M Q,Z h a n g Q,L i ZY.I n v e s t i g a t i o n o n t h e e x p l o s i o n 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FastCAM操作流程

FastCAM套料软件的安装安装FastCAM套料软件需要的电脑最低配置如下：CPU主频2.0以上光盘驱动器系统所在盘2G以上的空余硬盘空间1G内存以上Windows操作系统具有VGA的分辨率或更高的显示卡把光盘放入光驱，从桌面打开我的电脑，在打开光盘，点击将出现下面界面点击上面界面上的“简体中文”将出现下面界面点击上面界面上的“安装FastCAM”稍等将出现下面界面点击上面界面上的“Next”将出现下面界面点击上面界面上的“”后再点击“Next”将出现下面界面根据切割机控制厂家，在上面界面中选择相应的切割机选项。

我们使用的设备应该选择“START”，然后在点击“Next”将出现下面界面点击上面界面中的“Install”将开始安装，稍等将出现下面界面点击上面界面中的“Finish”安装完成，如果后面出现错误提示，不用担心，那是因为还没有插加密狗程序不完整产生的错误。

提示安装演示文件请根据实际是否需要选择是否安装。

FastCAM套料软件的使用我们在FastCAM套料软件的长期使用中，认为以下介绍的方法为使用中最容易接受、最快速上手并能保证切割质量和板材利用率的使用方法。

其它方法请在以后的使用中参考FastCAM套料软件的说明书。

一、用AutoCAD画制1：1的图纸。

图中只画出需要切割的线条,其它如标注，画图时使用的一些辅助线等,请在图画好后及时删除。

画好后选择另存为文件名后缀为“.DXF”的文件。

（建议采用AutoCAD画图，其它制图软件也可以，只要保证画图比例为1：1并保存时保存为后缀为“.DXF”的文件；或能转化为后缀为“.DXF”的文件。

）在画图的过程中，应避免出现以下三中情况，否则编程时将出现错误：1、重复线；2、两线相交时，交叉出头；3、两线相交时，没能完全闭合。

二、手动编程在FastCAM套料软件开始使用前，请将加密狗插到电脑的USB接口上，等电脑上显示USB设备可用后。

在桌面打开文件名为“FastCAM”文件夹。

双向先导正端突然延展现象的高速摄像观测

第３１卷第２期ＡＬＯＦＡＰＰＬＩＥＤＭＥＴＥＯＲＯＬＯＧＩＣＡＬＳＣＩＥＮＣＥ
Ｖｏｌ．３１，Ｎｏ．２Ｍａｒｃｈ２０２０
武斌，吕伟涛，齐奇，等．双向先导正端突然延展现象的高速摄像观测．应用气象学报，２０２０，３１（２）：１４６１５５．ＤＯＩ：１０．１１８９８／１００１７３１３．２０２００２０２
本文利用广州高建筑物雷电观测站获取的高建筑物上的雷电高速摄像和电场变化同步数据，对比了在一次广州塔上行闪电放电过程中双向发展的直
２０１９１０１５收到，２０２００１１５收到再改稿。资助项目：国家重点研究发展计划（２０１７ＹＦＣ１５０１５０４），国家自然科学基金面上项目（４１８０５００５，４１７７５０１０），中国气象科学研究院基本科研业
以往观测表明：负先导以梯级方式发展，梯［１６１９］级的形成主要依靠空间先导和在新先导尖端前部的电晕流光。［２０２２］正先导则以连续或梯级的方式传输［２３２５］，但并未在正先导尖端前部发现类似的空间先导。迄今为止，人们对正先导的传输特征和机制仍不清楚。一些研究观测到正先导突然延展行为，如Ｔｒａｎ等［９］观测到双向先导正端，Ｗａｎｇ等报［２６］道的上行正先导以及Ｋｏｓｔｉｎｓｋｉｙ等在［２７］长间隙放电试验中观测到的正先导等，这可能与正先导的传输机制密切相关，值得进一步探究。
务费专项（２０１８Ｚ００３）通信作者，邮箱：ｌｙｕｗｔ＠ｆｏｘｍａｉｌ．ｃｏｍ

高速摄像机 FASTCAM SA1.1

高速摄像机 FASTCAM SA1.1高速・高分辨率型高速摄像机∙特长∙规格｢FASTCAM SA1.1｣是一款实现了全帧1024×1024像素下5,400帧/秒，分段时最高675,000帧/秒的高速摄像机。

｢FASTCAM SA1.1｣作为高速摄像机具备高速・高分辨率・高画质中具有高性能的拍摄能力，研究和发开最尖端的技术还能适用于各式各样的主要的长处实现1024×1024像素下5,400帧/秒的高速摄像全帧1024×1024像素下5,400帧/秒，分帧时512×512像素下20,000帧/秒,256×256像素下67,500帧/秒，128×128像素下180,000帧/秒实现了高频率使用时的每个分辨率的超高速的拍摄速度。

拍摄速度最快675,000帧/秒，快门速度可达最高370ns实现了分帧时最高达675,000帧/秒的高速拍摄。

装载了高速快门最快可达370ns （1/2,700,000秒）。

装载标准8GB，最大32GB的大容量存储器记录时使用8GB标准存储器，最大可支持32GB。

可在高分辨率的高速拍摄时也有充分的时间进行保存。

装载的存储器最多可划分为64个区，根据发生的情况可变更保存地方。

装载可变帧频分辨率功能装载可将分辨率和帧频任意组合的｢可变帧频・分辨率功能｣。

装载定制按钮拥有摄像速度，分辨率，开始拍摄，状态显示等功能的任意设定按钮。

可在无PC和远程控制时进行拍摄。

镜头接口F接口、G型F接口、C接口拍摄方式CMOS图像传感器灰度色标单色：AD转换12比特彩色：AD转换36比特(RGB各12比特) 拜尔滤色镜方式存储器容量8GB、16GB、32GB主要的拍摄速度和分辨率帧率水平分辨率×垂直分辨率※1 50～5,400 1024×10248,000 1024×752 ※210,000 1024×592 ※213,500 640×640 ※220,000 512×512※240,000 512×25650,000 384×256 ※267,500 256×256 ※2100,000 256×160 ※2125,000 256×128180,000 128×128300,000 128×64500,000 64×32675,000 64×16电子快门最小370ns(1/2,700,000秒)影像输出NTSC、PAL、HD-SDI触发输出TTL、SW数字接口吉比特以太网外形尺寸165×153×242.5(HWD)mm 质量 5.9kg∙※1除所记载的分辨率以外，还提供各种缺省分辨率设置。

关于漩涡喷嘴的切向入口条件对内部流稳定性影响的探究--HY

关于漩涡喷嘴的切向入口条件对内部流稳定性影响的探究韩国，151-742，首尔，首尔国立大学，机械航空学院Sunghyuk Kim, Taeock Khil, Hoyeon Choi ，Youngbin简要在漩涡喷嘴中，切向入口条件严重影响着其内部流的稳定性。

因为切向入口条件影响着液膜厚度，空气中心形成，喷雾角和质量流率。

可以说它是漩涡喷嘴一个最重要的参数。

从以往的研究中,我们可以确定，空气核心形成和液膜厚度有着直接的联系。

这样我们就可以通过观察漩涡室的空气核心和测量孔的液膜厚度来为各种各样的切向入口条件研究它的内部流特征。

测量液膜厚度和观测空气核心形成分别采用了基于电子导电方法而特别设计的注射器和高速摄像系统。

孔的液膜厚度和流行的压力脉动之间的变化关系可由FFT（快速傅里叶变换）方法分析。

不同的压力脉动与液膜厚度变化呈现同一趋势。

我们对内部流的初始入口的角动量动量矩进行了分析，根据这些结果，其内部流的稳定边界就出现了。

介绍形成于涡流室的空气核心成为液膜厚度的根本限定。

通常，喷雾器的的外部喷雾现象很容易观察，但是涡流室的空气核心却很难看见。

因此，研究主要是通过数值分析的方法进行。

参考文献【1】中Som等人指出，空气核心是涡流喷嘴最重要的参数之一，因为空气核心直径决定孔液膜厚度，它在决定雾化过程的平均规模下降中起着重要作用。

参考文献[2]Dashi等人观察到，圆锥喷嘴中的空气核心仍然与靠近喷嘴出口的直径保持轴对称，但是它可以实现圆柱喷嘴复杂的螺旋形状，所以在喷嘴出口射流不是一个圆，而是一个椭圆截面。

参考文献【3】库珀等人观察在压力漩涡喷雾器中的空气核心和液体表面的波浪使用高速图像和LDA（激光多普勒风速计）方法，他们指出三种各具特色的波浪正在考究之中。

螺旋，低振幅，低频率的随机涟漪漩涡驻波。

他们也指出，对空气核心/液体表面的干扰，是由这些本地的液膜破裂的波来显现在雾化器出口区域的，空气核心本身与喷雾器壁也发生碰撞。

Photron FASTCAM Mini AX系列高速摄像头说明书

The FASTCAM Mini AX is Photron’s highest performance model within the FASTCAM Mini series ofhigh-speed cameras. The Mini AX delivers exceptional light sensitivity, excellent image quality and flexible region of interest (ROI) features for customers who do not require the ultimate frame rate performance of the FASTCAM SA-X2 and SA-Z, but would benefit from the same high-end camera image sensor features.Three performance level models - Mini AX50, AX100 and AX200 - deliver 1-megapixel image resolution (1024 x 1024 pixels) at frame rates up to 2,000fps, 4,000fps and 6,400fps respectively. All three Mini AX models offer a minimum exposure duration of 1µs as standard with recording memory options up to 32GB providing extended recording times and triggering flexibility.Subject to export approval the Mini AX100 can be offered with maximum frame rates up to 540,000fps and the Mini AX200 with maximum frame rates up to 900,000fps with a minimum exposure time of 260 nanoseconds.Standard operational features of the FASTCAM Mini AX include a mechanical shutter to allow remote system calibration, Gigabit Ethernet Interface for reliable system control with high-speed data transfer to PC, and the ability to remotely switch off cooling fans to eliminate vibration when recording at high magnifications.With the combination of high frame rates, high image quality and exceptional light sensitivity contained within a 120mm x 120mm x 94mm rugged camera body weighing just 1.5kg, the FASTCAM Mini AX is ideally suited for use in a wide range of demanding scientific and industrial applications.1-Megapixel CMOS Image Sensor:1024 x 1024 pixels at 2,000fps (Mini AX50)1024 x 1024 pixels at 4,000fps (Mini AX100)1024 x 1024 pixels at 6,400fps (Mini AX200)Maximum Frame Rate:170,000fps (Mini AX50 type 170K)212,500fps (Mini AX100 type 200K)540,000fps (Mini AX100 type 540K)216,000fps (Mini AX200 type 200K)540,000fps (Mini AX200 type 540K)900,000fps (Mini AX200 type 900k)Class Leading Light Sensitivity:ISO 12232 Ssat•ISO 40,000 monochrome •ISO 16,000 colorGlobal Electronic Shutter:1ms to 1μs independent of frame rate(Mini AX200 model 900K only: 260ns shutter available subject to export control)Dynamic Range (ADC):12-bit monochrome, 36-bit color Compact and Lightweight:120mm (H) x 120mm (W) x 94mm (D)4.72” (H) x 4.72” (W) x 3.70” (D) Weight: 1.5Kg (3.30 lbs.)Internal Recording Memory:8GB, 16GB, or 32GBFast Gigabit Ethernet Interface:Provides high-speed image download to standard notebook/PCFlexible Frame Synchronization: Frame rate may be synchronized to external unstable frequenciesHigh-G Rated:Suitable for application in high-G environments;operation tested to 100G, 10ms, 6-axes Fan Stop Function:Remotely switch off cooling fans to eliminate vibrationModel AX50 / AX100 / AX200Compact high-speed cameras with high light sensitivityProvided by: (800)404-ATECAdvanced Test Equipment Corp .®Rentals • Sales • Calibration • ServiceMonochrome sensors used in the FASTCAM Mini AX cameras are supplied without an IR absorbing filter, extending the camera spectral response beyod900nm. When the sensitivity of the FASTCAM Mini AX camera is measured to tungsten light including near IR response an equivalent value of ISO 100,000 is obtained.Image Sensor:The FASTCAM Mini AX system uses an advanced CMOS image sensor optimized for light sensitivity and high image quality that is unique to Photron.A 20-micron pixel pitch gives a sensor size at full image resolution of 20.48 x 20.48mm (diagonal 28.96mm). Lenses designed for both FX (35mm full frame) and also DX (APS-C digital SLR) formats are fully compatible with the FASTCAM Mini AX at full image resolution.High-Speed Gigabit Ethernet Interface:The FASTCAM Mini AX camera system is equipped with a high-speed Gigabit Ethernet Interface to provide reliable network communication and fast download of image data.Dedicated I/O:A dedicated BNC connection for a contact closure hardware trigger input is provided. In addition, two programmable inputs and two programmable output channels provide direct connection for common tasks such as synchronization of multiple cameras and operation in conjunction with Data Acquisition (DAQ) hardware.High-G Mechanical Calibration Shutter:The ruggedized mechanical shutter fitted as standard to the FASTCAM Mini AX camera allows sensor black balance calibration to be carried out remotely from the system control software.Nikon G-Type Compatible Lens Fitting:The FASTCAM Mini AX camera is equipped with an objective lens mount compatible with readily available Nikon G-type lenses. Controls provided within the lens mount allow the control of lens aperture on lenses without external iris control.ModelMini AX50Mini AX100Mini AX200 Full Frame Performance 2,000fps 1024 x 1024 pixels4,000fps 1024 x 1024 pixels 6,400fps 1024 x 1024 pixels Maximum Frame Rate Type 170K: 170,000fps (128 x 16 pixels)Type 200K: 212,500fps (128 x 16 pixels) Type 540K: 540,000fps* (128 x 16 pixels)Type 200K: 216,000fps (128 x 16 pixels) Type 540K: 540,000fps* (128 x 16 pixels)Type 900K: 900,000fps* (128 x 16 pixels)Minimum Exposure TimeInter Frame Time (for PIV)Ruggedized MechanicalCalibration ShutterDynamic Range (ADC) Memory Capacity Options Memory Partitions Region of Interest Trigger Inputs Trigger Delay Input / Output Trigger Modes Time Code Input External SyncCamera Control Interface Image Data Display Saved Image Formats Supported OSCamera BodySelectable +/- TTL 5V and switch closureProgrammable on selected input / output triggers: 100ns resolutionInput: Trigger (TTL/Switch), sync, ready, event, IRIG Output: trigger, sync, ready, rec, exposureStart, end, center, manual, random, random reset, image trigger, time lapse IRIG-B+/- TTL 5Vp-p Variable frequency sync High-speed Gigabit EthernetCamera Performance SpecificationsFrame rate, shutter speed, trigger mode, date/time, status, real time / IRIG time, frame count, resolutionBMP, TIFF, JPEG, PNG, RAW, RAWW, MRAW, AVI, WMV, FTIF, MOV - Images can be saved with or without image data and in 8-bit, 16-bit or 36-bit depth of sensor where supported* Frame rates above 225,000fps and exposure times below 1µs may be subject to export control regulations in some areasGlobal electronic shutter to 1.05µs selectable independent or frame rate (260ns option available with Mini AX200 type 900K only) *1.71µs 12-bit monochrome 36-bit color 8GB: 5,457 frames at full resolution 16GB: 10,918 frames at full resolution 32GB: 21,841 frames at full resolution Standard featureMicrosoft Windows operating system including: 7, 8, 8.1, 10 (32/64-bit)Up to 64 memory segmentsSelectable in steps of 128 pixels (horizontal) x 16 pixels (vertical)120mm (H) x 120mm (W) x 94mm (D)Frame Synchronization Accurate frame synchronization with other cameras and with external and unstable frequencies.Dual Slope Shutter(Extended Dynamic Range)Selectable in 20 steps (0 to 95% in 5% increments) to prevent pixel overexposure without post processing.Memory Partitions Up to 64 memory segments allow multiple events to be stored in camera memory before downloading, with automatic progression to the next available partition.Low Light Mode Operation at minimum frame rate with separately adjustable shutter time to allow easy camera set-up and focus in ambient lighting. IRIG Phase Lock Enables multiple cameras to be synchronized together with other instrumentation equipment or to a master external time source. Internal Time Delay Generator Allows programmable delays to be set on input and output triggers; 100ns resolution.Event Markers Up to ten user-entered event markers to define specific events within the recorded image sequence .Download While Recording FASTCAM Mini AX supports Partition Recording Mode, allowing image data captured in one memory partition to be downloaded while at the same time recording into another partition.Automatic Download The system can be set to automatically download image data to the control PC and, when download is complete to re-arm in readiness for the next trigger with automatically incremented file names.Software Binning Virtual pixel binning (2x2, 4x4 etc.) allows increased light sensitivity with reduced image resolution without changing camera field of view.Image Calibration 2D image calibration allows the measurement of distance and angle from the image. A calibration grid overlay can be superimposed on the image.Image Overlay A stored reference image may be overlaid on the live image to allow accurate camera positioning to achieve the same view as a previous test.Import of Multiple Image Sequences Multiple image sequences can be loaded and simultaneously replayed. Timing of image sequences can be adjusted to create a common time reference. Time based synchronization allows images captured at different frame rates to be synchronized.High Dynamic Range Mode Making use of the full sensor dynamic range, HDR mode allows enhanced detail in both light and dark areas of an image to be displayed simultaneously.Motion Detector In order to highlight subtle changes in an image, Motion Detector allows a reference image to be subtracted from a recorded sequence. Details including propagation of shock waves and surface changes during impact can be visualized using the feature.Line Profile A line profile representing grey levels along a line drawn across any region of the image is displayed. In live mode the Line Profile can be used to ensure optimum image focus is achieved.Histogram A histogram displaying grey levels within a user-defined image area is displayed. In live mode the Histogram can be used to ensure that optimum exposure levels are set for the scene being recorded.Operation Software FeaturesCamera Operation FeaturesPhotron FASTCAM Viewer:Photron FASTCAM Viewer software (PFV) has been designed to provide an intuitive and featurerich user interface for the control of Photron high-speed cameras, data saving, image replay andsimple motion analysis. Advanced operation menus provide access to features for advancedcamera operation and image enhancement. Tools are provided to allow image calibration andeasy measurement of angles and distances from image data. Also included are a C++ SDK andwrappers for LabView and MATLAB ®.An optional software plug-in module provides synchronisation between Photron high- speedcameras and data acquired through National Instruments data acquisition systems. Synchroniseddata captured by the DAQ system provides waveform information which can be viewed alongsidehigh-speed camera images.Photron FASTCAM Analysis:PFV software allows image sequences to be exported directly to optional Photron FASTCAMAnalysis (PFA) Motion Analysis software. This entry level Motion Analysis software with anon screen ‘step by step guide’ function launches automatically from Photron FASTCAM Viewersoftware, and provides automated tracking of up to 5 points using feature or correlation trackingalgorithms for the automated analysis of motion within an image sequence.Variable Region of Interest:Region of Interest (ROI) or sub-windowing allows a user-specified portion of the sensor to be defined to capture images. By using a reduced portion of the image area, the frame rate at which images are recorded can be increased. FASTCAM Mini AX allows the ROI to be set in increments of 128 pixels horizontal and 16 pixels vertical. Square Image Sensor Format:Unlike broadcast and media applications where image formats such as 16:9 have now become standard, in scientific and industrial imaging applications an image sensor with a 1:1 image format is generally accepted to be advantageous. To capture the maximum useful image data in applications including microscopy, detonics,combustion imaging and many others, a 1:1 sensor format provides greater flexibility than ‘letterbox’ image formats. The FASTCAM Mini AX image sensor allows the user to choose either square or rectangular image formats in order to obtain the maximum subject information.External Frame Synchronization:The FASTCAM Mini AX camera can be fully synchronized with an external event to allow the timing of when each individual image is captured to be precisely referenced. The camera can be accurately synchronized to unstable frequencies allowing complex events such ascombustion in rapidly accelerating or decelerating engines to be recorded and studied.Record During Download Operation:FASTCAM Mini AX recording memory can be divided into multiple active sections. The user can record an on-going event in one memory partition while at the same time downloading a previously recorded image sequence in order to improve workflow and optimize camera operation.Resolution Frame Rate(h x v pixels)Max fps Frames Time (sec)**Frames Time (sec)**Frames Time (sec)**1024 x 10246,4005,4570.8510,918 1.7121,841 3.411024 x 8967,2006,2360.8712,478 1.7324,961 3.47896 x 8968,1007,1270.8814,261 1.7628,527 3.52768 x 76810,8009,7010.9019,410 1.8038,829 3.60512 x 51222,50021,8290.9743,674 1.9487,365 3.88512 x 25643,20043,658 1.0187,349 2.02174,730 4.04256 x 25667,50087,317 1.29174,698 2.59349,461 5.18256 x 128120,000174,634 1.46349,397 2.91698,922 5.82128 x 128162,000349,269 2.16698,794 4.311,397,8458.63128 x 64259,200698,538 2.691,397,589 5.392,795,69010.79128 x 32360,0001,397,077 3.882,795,1787.765,591,38115.53128 x 16540,0002,794,1545.175,590,35710.3511,182,76220.71128 x 16900,000Resolution Frame Rate(h x v pixels)Max fps Frames Time (sec)**Frames Time (sec)**Frames Time (sec)**1024 x 10244,0005,457 1.3610,918 2.7321,841 5.461024 x 8964,5006,236 1.3912,478 2.7724,961 5.55896 x 8965,4007,127 1.3214,261 2.6428,527 5.28768 x 7686,8009,701 1.4319,410 2.8538,829 5.71512 x 51213,60021,829 1.6143,674 3.2187,365 6.42512 x 25625,50043,658 1.7187,349 3.43174,730 6.85256 x 25637,50087,317 2.33174,698 4.66349,4619.32256 x 12861,200174,634 2.85349,397 5.71698,92211.42128 x 12876,500349,269 4.57698,7949.131,397,84518.27128 x 64127,500698,538 5.481,397,58910.962,795,69021.93128 x 32170,0001,397,0778.222,795,17816.445,591,38132.89128 x 16540,0002,794,1545.175,590,35710.3511,182,76220.71Resolution Frame Rate(h x v pixels)Max fps Frames Time (sec)**Frames Time (sec)**Frames Time (sec)**1024 x 10242,0005,457 2.7310,918 5.4621,84110.921024 x 8962,5006,236 2.4912,478 4.9924,9619.98896 x 8962,5007,127 2.8514,261 5.7028,52711.41768 x 7683,6009,701 2.6919,410 5.3938,82910.79512 x 5127,20021,829 3.0343,674 6.0787,36512.13512 x 25613,60043,658 3.2187,349 6.42174,73012.85256 x 25620,40087,317 4.28174,6988.56349,46117.13256 x 12837,500174,634 4.66349,3979.32698,92218.64128 x 12845,900349,2697.61698,79415.221,397,84530.45128 x 6476,500698,5389.131,397,58918.272,795,69036.54128 x 32127,5001,397,07710.962,795,17821.925,591,38143.85128 x 16170,0002,794,15416.445,590,35732.8811,182,76265.78* Specifications subject to change without notice.** Recording time is an estimate and may be different depending on recording conditions and settings.8GB16GB32GBMini AX508GB16GB32GBMini AX2008GB16GB32GBMini AX100PhotoSchlieren imaging of fuel injection and engine combustion 20,000fpsMechanical Lens Mount Camera MountingsExternal DimensionsCamera Body(excluding protrusions)Weight Camera Body Environmental Operating Temperature Storage Temperature Humidity Cooling Operational Shock PowerAC Power (with supplied adapter)DC PowerMechanical and Environmental SpecificationsF-mount (G-type lens compatible) and C-mount provided - Optional lens mounts available include M42 adapter 4 x 1/4 - 20 UNC (base and top), 4 x M5 (base)120mm (H) x 120mm (W) x 94mm (D) 4.72" (H) x 4.72" (W) x 3.70" (D)1.5kg (3.30lbs)0 to 40C, 32˚ to 104˚F -20 to 60C, -4˚ to 140˚F 85% or less (non-condensing)Internal fan cooling (fan-off mode supported)100G, 10ms, 6-axes 100 to 240V, 50 to 60Hz 22 to 32V, 55VA allows the use of smaller objective lens apertures yielding greater depth of field and enhanced measurement of out of plane displacements. Small Physical Size:The small physical size and weight of the Mini camera range allows the use of conventional opto-mechanical hardware for rigid and stable mounting of multiple cameras, and for the location of cameras in space limited locations.Specifications subject to change without notice.PHOTRON USA, INC.9520 Padgett Street, Suite 110San Diego, CA 92126 USATel: 858.684.3555 or 800.585.2129Fax: 858.684.3558Email:*****************PHOTRON EUROPE LIMITED The Barn, Bottom RoadWest Wycombe, Bucks. HP14 4BS United KingdomTel: +44 (0) 1494 481011Fax: +44 (0) 1494 487011Email:***************** PHOTRON (Shanghai)Room 20C, Zhao-Feng World Trade Building No. 369, JiangSu Road ChangNing DistrictShanghai, 200050 China Tel: +86 (0) 21-5268-3700Email:***************.com PHOTRON LIMITED Kanda Jinbo-cho 1-105Chiyoda-ku, Tokyo 101-0051JapanTel: +81 (0) 3 3518-6271Fax: +81 (0) 3 3518-6279Email:****************.jp www.photron.co.jpREV# 17.03.03。

高速摄像机 FASTCAM SA2

高速摄像机 FASTCAM SA22K×2K，对应全HD的超高分辨率型高速摄像机••特长•规格｢FASTCAM SA2｣是一款实现了全帧2048×2048像素下1,080帧/秒全HD(1920×1080像素)2,000帧/秒的高速摄像机。

｢FASTCAM SA2｣不仅追求在拍摄速度和分辨率的性能，还提升了高分辨率拍摄时的画质和色彩，可非常精致的记录拍拍摄像。

主要的长处实现2048×2048像素下1,080帧/秒全HD2,000帧/秒的高速拍摄可拍摄全帧2048×2048像素下1,080帧/秒，全HD(1920×1080像素)2,000帧/秒。

对应HD-SDI输出为了体现高分辨率的拍摄性能对应了HD-SDI输出。

由此使用FASTCAM SA2拍摄的影像可方便的作为内容进行发送。

装载标准8GB，最大32GB的大容量存储器记录时使用8GB标准存储器，最大可支持32GB。

可在高分辨率的高速拍摄时也有充分的时间进行保存。

装载的存储器最多可划分为64个区，根据发生的情况可变更保存地方。

装载可变帧频分辨率功能装载可将分辨率和帧频任意组合的｢可变帧频・分辨率功能｣。

装载定制按钮拥有摄像速度，分辨率，开始拍摄，状态显示等功能的任意设定按钮。

可在无PC和远程控制时进行拍摄。

镜头接口F接口，G型F接口，C接口，PL接口※2，B4接口※2拍摄方式CMOS图像传感器灰度色标单色：AD转换12比特彩色：AD转换36比特(RGB各12比特) 拜尔滤色镜方式存储器容量8GB，16GB，32GB主要的拍摄速度和分辨率帧率水平分辨率×垂直分辨率※1 50～1,080 2048×20482,000 2048×10803,200 1024×10244,000 1024×7685,000 1024×6408,000 512×51218,000 256×25630,000 256×12854,000 256×6486,400 256×32电子快门最小2.7μns(1/367,000秒)影像输出NTSC，PAL，HD-SDI触发输出TTL，SW数字接口吉比特以太网外形尺寸165×153×250(HWD)mm质量 6.9kg•※1除所记载的分辨率以外，还提供各种缺省分辨率设置。

水下航行体通气空泡溃灭特性研究

水下航行体通气空泡溃灭特性研究张孝石;王聪;魏英杰;孙铁志【摘要】通过水洞实验对水下通气航行体通气空泡进行实验研究,分析航行体通气空泡通气停止后空泡行为.为了研究通气空泡溃灭过程的脉动特性,通过高速摄像和动态测力系统测量航行体表面空泡演变过程和压力交化情况.实验结果表明:脱落空泡运动过程中,其形状变化可分为空泡凹陷、空泡断裂、空泡脱落和溃灭4个阶段.脱落空泡在近模型壁面发生溃灭时,通过表面压力传感器捕捉到空泡的溃灭压力.对空泡渍灭压力实验结果与基于空泡生长和溃灭理论的计算结果进行了对比,理论结果与实验结果具有较好的一致性.【期刊名称】《兵工学报》【年(卷),期】2016(037)012【总页数】7页(P2324-2330)【关键词】流体力学;水下航行体;水洞实验;空泡脱落;空泡溃灭【作者】张孝石;王聪;魏英杰;孙铁志【作者单位】哈尔滨工业大学航天学院,黑龙江哈尔滨150001;哈尔滨工业大学航天学院,黑龙江哈尔滨150001;哈尔滨工业大学航天学院,黑龙江哈尔滨150001;哈尔滨工业大学航天学院,黑龙江哈尔滨150001【正文语种】中文【中图分类】TV131.3+2水下航行体在高速运动过程中，当航行体周围的环境压力低于饱和蒸汽压时，航行体周围会产生明显的空化现象。

空化产生的空泡发生断裂、脱落和溃灭，导致航行体表面有较大压力波动，影响航行体周围流场的稳定性，在出水过程中由于空泡的溃灭也会形成较大载荷。

向空泡内人工通气不仅可以降低空化数、增加泡内压力而且可以提高空泡的稳定性，人工通气已经成为一项调节空化流场不稳定性的重要方法与技术。

国内外对于空化问题进行了大量实验研究。

Reichardt[1]于1946年首次提出通过人工通气的方法生成超空泡，后来的通气空泡研究都是基于此思想。

Silberman 等[2]通过实验研究了通气空泡的振荡规律，得到了通气量与空泡形态和泡内压力之间的关系。

Wang等[3]通过实验和数值仿真研究了航行体通气云状空化，结果表明受到空泡末端的逆压梯度影响，在回射流影响下，通气云状空化经历了断裂、脱落和溃灭等现象，并对其机理进行了分析。

高速摄像系统操作规程

高速摄像系统操作规程
高速摄像系统PHOTRON FastCam-APX RS
操作规程
1、开机使用
1.1在设备主机上衔接远程控制手板、视频监视器、电源线、输入输出线缆等附属设备，并衔接电脑。

1.2架设三脚架，并将设备用专用支架固定在三脚架上，确保平稳并调节水平。

1.3打开电源适配器上的电源开关，按照试验需求，按远程控制手板的LIVE键举行相应模式，随后举行高速摄像系统的属性设置，如每秒采集帧数（FPS）、辨别率（Resolution）、快门速度（Shutter Speed）、触发方式（Trigger Mode）等，并保存。

1.4调整高速摄影仪焦距的大小与所使用镜头的长度等，直到浮现清楚的被摄物体的图像。

1.5按照设定的触发方式举行拍摄，以猎取延续的运动序列图像并保存。

2、数据传送
将1394数据线一方接入电脑，一方接仪器，打开Photron Fastcam Viewer软件，由高速摄像机将采集到的模拟图像信号传输给电脑并举行处理分析。

3、关机
仪器用尽后，关闭电源开关，从三脚架上卸下，并移除远程控制手板、视频监视器、电源线、输入输出线缆等附属设备。

4、注重事项
4.1拍摄爆炸时应对设备加以防护，人员应在远处或防护设施内，可使用远程控制手板控制。

4.2现场环境温度超过35℃时应在设备上安装专用的散热器。

4.3禁止用手碰镜头，尽量不要擦拭镜头，若是灰尘无数可以使用压缩空气吹镜头。

若镜头必需要擦，一定要用专业擦拭镜头的布或镜头纸轻擦镜头，不要浮现划痕。

强脉冲电磁力驱动的冲击载荷

强脉冲电磁力驱动的冲击载荷赵志衡;汝楠;马涌;张超;李春峰【摘要】冲击载荷在材料科学与工程领域具有一定的应用.随着研究的深入,对冲击速度、冲击能量提出了更高的需求,是落锤所无法达到的.强脉冲磁场可由脉冲大电流产生,通过合适的装置可产生强脉冲电磁力,进而可转换为冲击载荷.通过数值模拟,给出了强脉冲磁场、电磁力及冲头运动过程的数值模拟结果.采用高速摄像对该压缩冲击装置的运动过程进行记录,通过对影像数据处理获得了冲击速度及冲击能量,验证了模拟结果.【期刊名称】《爆炸与冲击》【年(卷),期】2016(036)005【总页数】5页(P710-714)【关键词】爆炸力学;冲击载荷;电磁力;强脉冲磁场;高速摄像【作者】赵志衡;汝楠;马涌;张超;李春峰【作者单位】哈尔滨工业大学电气学院,黑龙江哈尔滨150001;哈尔滨工业大学电气学院,黑龙江哈尔滨150001;哈尔滨工业大学电气学院,黑龙江哈尔滨150001;哈尔滨工业大学电气学院,黑龙江哈尔滨150001;哈尔滨工业大学材料学院,黑龙江哈尔滨150001【正文语种】中文【中图分类】O389;TG391冲击载荷在工业生产及科学研究中具有一定的需求,目前通常采用落锤、压杆或炸药爆炸等产生[1-3],落锤较为常用。

近年来的有关研究表明,冲击速度对于材料晶粒细化程度[4]、金属材料的变形性能[5]、粉末压实的致密度[6]等都有很大的影响。

受实验条件限制,落锤很难继续提高冲击速度,寻求具有一定冲击速度及冲击能量,而且安全、可靠的冲击载荷,显得尤为必要。

国内外已将强脉冲磁场应用于金属成形领域,并已在相关的研究中论及其所具有的冲击效应[7-8],但还没有对其驱动的冲击速度及能量作进一步的探讨。

本文中对冲击过程中的放电电流进行测量,以此作为激励条件,对强脉冲电磁力驱动的冲击载荷进行有限元分析。

获得冲头的冲击速度及冲击能量,并与高速摄影获得的结果进行对比,结果表明具有较好的一致性。

焊接位置对激光-电弧复合焊接底部驼峰的影响

精密成形工程第16卷第5期张君豪，朱宗涛*，刘瑞琳，刘云祺（西南交通大学材料科学与工程学院，成都 610031）摘要：目的通过改变焊接位置来抑制底部驼峰的形成进而降低生产成本。

方法使用高速摄像机观察平向焊接和横向焊接2种不同焊接位置下熔池的匙孔和底部驼峰的形成过程，并对底部凸起受到的金属蒸气反冲压力、熔融金属重力以及表面张力进行受力分析。

结果在S355J2W耐候钢的激光-电弧复合焊接平焊过程中，受金属蒸气反冲作用力的影响，熔融金属迅速从匙孔底部排出，流入匙孔底部凸起区域，底部凸起的增长速度极快，仅需7.5 ms即可形成大尺寸的驼峰。

而在横向焊接中，匙孔前壁凸起数量减少，导致金属蒸气反冲压力减小，匙孔排出的熔融金属量减少，底部凸起的增速减缓，在13.6 ms时才达到最大高度，使驼峰在底部熔池凝固之前难以形成。

结论采用横向焊接的方式可以有效避免驼峰的产生，降低生产成本。

同时，该方式在焊缝背部成形效果方面也表现良好，为优化焊接工艺提供了重要参考。

关键词：激光-电弧复合焊接；高速摄像；焊接位置；底部驼峰；受力平衡DOI：10.3969/j.issn.1674-6457.2024.05.020中图分类号：TG456 文献标志码：A 文章编号：1674-6457(2024)05-0174-08Effect of Welding Position on Bottom Hump of Laser-arc Composite WeldingZHANG Junhao, ZHU Zongtao*, LIU Ruilin, LIU Yunqi(School of Materials Science and Engineering, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031, China)ABSTRACT: The work aims to mitigate bottom hump by altering the welding position, thereby achieving cost reduction in the production process. A high-speed camera was used to observe the formation process of keyholes and bottom hump in the weld pool under both flat and horizontal welding positions. A force analysis was conducted to examine the impact on the bottom pro-trusion, considering forces such as metal vapor recoil pressure, molten metal gravity, and surface tension. During the laser-arc hybrid welding process of S355J2W weathering steel with a flat welding position, influenced by the metal vapor recoil force, molten metal swiftly evacuated from the bottom of the keyhole, streaming into the region of the bottom protrusion. The bottom protrusion exhibited rapid growth, forming a substantial hump in a mere 7.5 ms. Contrastingly, in the case of transverse welding, the reduced number of front-wall protrusions in the keyhole resulted in diminished metal vapor recoil pressure. This led to a de-crease in the amount of molten metal expelled from the keyhole, consequently slowing down the growth rate of the bottom pro-trusion. The maximum height was reached at 13.6 ms, making it challenging for the hump to form before solidification of the bottom weld pool. The utilization of the horizontal welding method proves effective in preventing hump and thereby reducing收稿日期：2023-12-27Received：2023-12-27基金项目：国家自然科学基金（52275384）；四川省重点研发计划（重大科技专项）（2022YFG0086）Fund：National Natural Science Foundation of China (52275384); Key Research & Development Projects of Sichuan Province in China (2022YFG0086)引文格式：张君豪, 朱宗涛, 刘瑞琳, 等. 焊接位置对激光-电弧复合焊接底部驼峰的影响[J]. 精密成形工程, 2024, 16(5): 174-181.ZHANG Junhao, ZHU Zongtao, LIU Ruilin, et al. Effect of Welding Position on Bottom Hump of Laser-arc Composite Weld-ing[J]. Journal of Netshape Forming Engineering, 2024, 16(5): 174-181.*通信作者（Corresponding author）第16卷第5期张君豪，等：焊接位置对激光-电弧复合焊接底部驼峰的影响175production costs. Simultaneously, it has demonstrated favorable outcomes in shaping the back of the weld seam, offering crucial insights for optimizing the welding process.KEY WORDS: laser-arc hybrid welding; high speed imaging; welding position; bottom hump; stress balance随着我国轨道运输业的高速发展，列车速度不断提高，高速列车的运行安全成为研究的重点。

高速摄像机 FASTCAM SA

高速摄像机 FASTCAM SA-X像素1024x1024 12,500fps的高速高分辨率型高速摄像机∙特长∙规格「FASTCAM SA-X」是一款实现了全帧1024×1024像素下12,500帧/秒、1024×512像素下24,000帧/秒，分段时最高324,000帧/秒的高速摄像机。

｢FASTCAM SA-X｣不仅在拍摄速度和分辨率上面做了提升，画质，敏感度，操作等方面也进行了改善，实现了高速摄像机的综合性能飞跃提升。

主要的长处实现1024×1024像素下12,500帧/秒的高速拍摄全帧1024×1024像素下12,500帧/秒、1024×512像素下24,000帧/秒、512×512像素下36,000帧/秒，实现了高速拍摄时的物体鲜明。

使用双千兆以太网确保数据安全PC接口使用了双网络端口如果一根网络端口发生问题时可使用另外一根网络端口进行拍摄数据传送。

装载标准8GB，最大32GB的大容量存储器记录时使用8GB标准存储器，最大可支持32GB。

可在高分辨率的高速拍摄时也有充分的时间进行保存。

装载的存储器最多可划分为64个区，根据发生的情况可变更保存地方。

装载可变帧频分辨率功能装载可将分辨率和帧频任意组合的｢可变帧频・分辨率功能｣。

装载定制按钮拥有摄像速度，分辨率，开始拍摄，状态显示等功能的任意设定按钮。

可在无PC和远程控制时进行拍摄。

镜头接口F接口，G型F接口，C接口拍摄方式CMOS图像传感器灰度色标单色：AD转换12比特彩色：AD转换36比特(RGB各12比特) 拜尔滤色镜方式存储器容量8GB，16GB，32GB主要的拍摄速度和分辨率帧率水平分辨率×垂直分辨率※1 50～12,500 1024×102416,000 1024×79220,000 1024×63230,000 768×51236,000 640×48040,000 768×37650,000 640×336100,000 384×208120,000 384×160200,000 256×88300,000 256×32324,000 128×32电子快门最小369ns(1/2,713,000秒)影像输出NTSC，PAL，HD-SDI触发输出TTL，SW数字接口吉比特以太网外形尺寸160×170×310(HWD)mm质量9.1kg※1除所记载的分辨率以外，还提供各种缺省分辨率设置。

高速摄像机 FASTCAM SA5

高速摄像机 FASTCAM SA5最高100万fps的高速・高分辨率型高速摄像机•特长•规格｢FASTCAM SA5｣是一款实现了全帧1024×1024像素下7,000帧/秒，百万像素1024×1000像素下7,500帧/秒，分段时最高1,000,000帧/秒的高速摄像机。

｢FASTCAM SA5｣不仅在拍摄速度和分辨率上面做了提升，画质，敏感度，操作等方面也进行了改善，实现了高速摄像机的综合性能飞跃提升。

主要的长处实现1024×1024像素下7,000帧/秒的高速拍摄全帧1024×1024像素下7,000帧/秒，分帧时512×512像素下25,000帧/秒，256×256像素下 87,500帧/秒，128×128像素下262,500帧/秒，实现了高频率使用时的每个分辨率的超高速的拍摄速度拍摄速度最快1,000,000帧/秒，快门速度可达最高369ns实现了分帧时最高达1,000,000帧/秒的高速拍摄。

装载了高速快门最快可达369ns(1/2,713,000秒)。

装载标准8GB，最大32GB的大容量存储器记录时使用8GB标准存储器，最大可支持32GB。

可在高分辨率的高速拍摄时也有充分的时间进行保存。

装载的存储器最多可划分为64个区，根据发生的情况可变更保存地方。

装载可变帧频分辨率功能装载可将分辨率和帧频任意组合的｢可变帧频・分辨率功能｣。

装载定制按钮拥有摄像速度，分辨率，开始拍摄，状态显示等功能的任意设定按钮。

可在无PC和远程控制时进行拍摄。

镜头接口F接口，G型F接口，C接口拍摄方式CMOS图像传感器灰度色标单色：AD转换12比特彩色：AD转换36比特(RGB各12比特) 拜尔滤色镜方式存储器容量8GB，16GB，32GB主要的拍摄速度和分辨率帧率水平分辨率×垂直分辨率※1 50～7,000 1024×10247,500 1024×100010,000 1024×744 ※220,000 832×448 ※230,000 768×320 ※250,000 512×27275,000 320×264100,000 320×192150,000 256×144300,000 256×64525,000 128×48775,000 128×241,000,000 64×16电子快门最小369ns(1/2,713,000秒)影像输出NTSC，PAL，HD-SDI触发输出TTL，SW数字接口吉比特以太网外形尺寸165×153×242.5(HWD)mm 质量7.2kg•※1除所记载的分辨率以外，还提供各种缺省分辨率设置。

高速摄像机FASTCAMSA3

高速摄像机FASTCAMSA3高速摄像机 FASTCAM SA3融合拍摄性能和小型机壳的耐冲击型高速摄像机特长规格FASTCAM SA3?是一款实现了全帧1024×1024像素下2,000帧/秒，分段时最高120,000帧/秒的高速摄像机。

FASTCAM SA3?不单单追求拍摄速度和分辨率性能，小型机壳?耐撞击规格?存储器备份电源※选配件等，规格方面可在各式各样的环境的情况下进行使用。

主要的长处拍摄性能和机壳尺寸良好平衡的设计设想在各类情况下进行拍摄的中档类的高速摄像机，不仅在拍摄性能还需考虑要求包含机壳尺寸和接口等综合性的平衡度。

FASTCAM SA3是一款全帧1024×1024像素下2,000帧/秒、最高120,000帧/秒还将机壳缩小把拍摄性能和可移动性融合的平衡度突出的优秀产品。

具备了耐撞击性能以及封闭性，可在各种环境下进行拍摄。

FASTCAM SA3设想在各类情况下进行使用，在无需冷却风扇的密封机壳中制作。

另外具备100G?10msec?6方向(半正弦波)的耐撞击性能，不仅能够在室内同时也可在室外和放在移动物体上进行拍摄。

记录用存储器容量标准4GB，最大8GB。

存储器分割功能实现有效的连续拍摄记录时使用8GB标准存储器，最大可支持32GB。

装载的存储器最多可划分为8个区，根据发生的情况可变更保存地方。

具备存储器备份的电力※选配件具备了照相机组合的存储器备份电力。

在断电时可将已拍摄的数据进行保留。

镜头接口F接口，G型F接口，C接口拍摄方式CMOS图像传感器灰度色标单色：AD转换12比特彩色：AD转换36比特(RGB各12比特) 拜尔滤色镜方式存储器容量4GB，8GB主要的拍摄速度和分辨率帧率水平分辨率×垂直分辨率※1 50～2,000 1024×10243,000 1024×672 ※25,000 1024×400 ※27,500 1024×25610,000 1024×192 ※215,000 768×144 ※225,000 512×112 ※250,000 896×32 ※280,000 896×16 ※2100,000 384×16 ※2120,000 128×16电子快门最小2μs(1/500,000秒)影像输出NTSC，PAL触发输出TTL，SW数字接口吉比特以太网外形尺寸120×120×215.8(HWD)mm 质量 4.3kg※1除所记载的分辨率以外，还提供各种缺省分辨率设置。

蝼蛄挖掘运动与挖掘力同步采集系统

蝼蛄挖掘运动与挖掘力同步采集系统张琰;张鹏涛;张凯凯;张峻霞【摘要】The mole cricket's high-efficiency of excavating is associated with its excavating motion and mode of digging force.In order to study the relation between them,this paper presents a testing system,which can synchronously capture the motion image and record the digging force while the mole cricket is working.The system includes a mechanical testing plat-form,a software control system,and a synchronous trigger system.The mechanical testing platform was designed according to the expansion-extrusion characteristics of mole cricket excavating,so the real-time collection of the expansionary force of the foreleg claw can be realized.The synchronous trigger module can conduct high-speed image acquisition and data re-cording simultaneously.The software control system was composed by using LabVIEW,which can achieve dataacquisition,calibration and playback.A verification test of excavation shows that the largest included angle between two forelegs is 47.4?,and the relative average digging force is about 0.84N.The proposed system is effective and reliable in image acquisition and data recording,which can provide some reference for the further study on the mechanism of mole cricket's excavation.%为研究蝼蛄的高效挖掘与其挖掘动作规律和挖掘力作用形式间的关系,提出一种蝼蛄挖掘运动与挖掘力的同步采集系统,可以实现对蝼蛄挖掘时的力学数据和图像数据的同步采集.其中,基于蝼蛄扩张挤压土壤的挖掘特点设计的力学测试平台可实现对蝼蛄挖掘过程中前足爪趾的扩张力的实时采集;同步触发模块可实现高速图像采集与挖掘力数据采集同时触发;基于LabVIEW设计的上位机控制软件可实现数据采集、标定及回放等功能.对实验样本的运动及力学数据采集结果显示,其前足夹角的最大值为47.4°,最大平均挖掘力为0.84N.本系统可有效获取蝼蛄前足的运动及动力学数据,为进一步研究其挖掘作用机理提供了设备保障.【期刊名称】《天津科技大学学报》【年(卷),期】2017(032)003【总页数】4页(P58-61)【关键词】实验生物学;蝼蛄;挖掘力;运动力学;LabVIEW;同步采集【作者】张琰;张鹏涛;张凯凯;张峻霞【作者单位】天津市轻工与食品工程机械装备集成设计与在线监控重点实验室,天津科技大学机械工程学院,天津 300222;天津市轻工与食品工程机械装备集成设计与在线监控重点实验室,天津科技大学机械工程学院,天津 300222;天津市轻工与食品工程机械装备集成设计与在线监控重点实验室,天津科技大学机械工程学院,天津300222;天津市轻工与食品工程机械装备集成设计与在线监控重点实验室,天津科技大学机械工程学院,天津 300222【正文语种】中文【中图分类】TB17蝼蛄是一种土栖昆虫，在土壤中每分钟掘进距离可达其体长的5～7倍，这与其特殊的挖掘足构造[1-2]及挖掘动作紧密相关．蝼蛄挖掘动作包含“楔入土壤”和“扩张挤压土壤”2个动作，这种独特的掘进方式使其挖掘时不产生土壤碎屑[3-4]．针对蝼蛄前足掘进功能原理与运动规律的研究可以为小型地下掘进机构的工程仿生研究提供新思路[5-6]，为高灵活性、长距离、低震动、高效率的新型暗挖地下掘进机构提供研究基础．蝼蛄前足的运动规律提取与其挖掘力的数据采集是工程仿生研究的基础，需要搭建专用的采集测试系统[7]．本文搭建挖掘运动与挖掘力测试系统，可同步采集蝼蛄挖掘过程中的运动图像及其前足力学数据，基于虚拟仪器技术实现数据的显示、储存与回放等功能.测试系统硬件包含力学数据采集、图像采集和同步触发3个模块，见图1．力学数据采集模块由力学传感器、信号调理模块和数据采集设备构成．图像采集模块由高速摄像机、辅助光源和相关的辅助组件构成．力学数据采集和图像采集的同步触发通过自行设计的触发模块实现．上位机软件基于LabVIEW 2012环境开发[8-9]，实现传感器标定、实验数据采集及回放等功能．2.1 力学数据采集为测量挖掘力设计了一个不断收窄的实验通道，使蝼蛄可以顺利到达指定拍摄区域并触发测力传感器[10]．通过分析蝼蛄“挖-扩”掘进动作[11]，设计了挖掘力采集装置，该装置由固定架、滑块、弹簧、轴、轴套和力学传感器组成，传感器的位置可在“x-yz”三个方向进行调节，见图2．整个装置能够保证前足在挖掘运动中有扩张的空间，且扩张过程中始终与接触面接触，实现挖掘力采集的连续性．实验中，蝼蛄前足向左右扩张，压缩弹簧产生变形并将挖掘力传递给力学传感器，力学传感器产生的电压信号通过力学数据采集模块进行记录．力学传感器采用单点式称重传感器(台湾MAVIN NA6)，量程300,g，灵敏度0.85～1.15,mV/V，重复精度为0.02%,．信号调理模块为旭日XR-A02型变送器，可对传感器输出的mV级的电压信号放大和滤波．数据采集模块为美国NI公司的B系列多功能数据采集卡USB-6008．2.2 图像采集昆虫附肢的运动速度快，因此采用Photron公司的FASTCAM SA3型高速摄像机，其在1,024像素× 1,024像素分辨率下的最大拍摄速度为每秒2,000帧．利用Photron Fastcam Viewer进行图像采集，采用外部TTL信号触发模式进行控制．拍摄的图像数据存储在机身内部存储器中，并通过网线接口直接传输至计算机，可实现回放、编辑和分析．2.3 同步触发模块为实现挖掘力和图像采集的同时触发，设计了外置同步触发模块，见图3．R1为限流电阻，R2为下拉电阻，K为开关，两路输出信号OUT1与OUT2中，一路与高速摄像机的I/O Port Connector上的TRIG TTL IN接口连接，利用上升沿信号触发拍摄，另一路与采集卡的输入端连接[12]．当按下触发按钮时，高速相机与采集卡同时被高电平触发，从而实现力学信号与高速影像的同步捕捉．基于模块化的设计思路，采用LabVIEW 2012编写上位机软件，并由NI-DAQmx 驱动．软件包括传感器标定和实验采集2个子程序，软件界面见图4．3.1 传感器标定为将采集到的电压值准确对应实际挖掘力值，每次实验前需进行标定[13-14]．采用砝码加载的静态标定方式，对传感器进行全量程逐级加载和卸载．在完成初始化和空采集过程之后，进入标定模块，在“采样”栏的“标准输入值”处输入所放置的砝码质量，待砝码处于静止状态后，采样获得输出值，按照此步骤逐次完成预定的不同质量的砝码加载和卸载过程．选用的传感器属于应变式电阻传感器，其输出电压变化率与应变具有较好的线性关系，所以程序中使用Linear Fit Coefficients．vi实现最小二乘法线性拟合，见图4(a)．拟合后的曲线通过波形图控件显示，线性拟合曲线的斜率a和截距b也会由程序自动计算得出．3.2 实验采集实验采集模块包含初始化与空采集、图形化显示、数据采集与存储等功能．每次实验开始时，进行初始化与空采集，设置采样信号通道、外触发通道、采样率、采样数等，在程序中将空采数值调零．软件提供手动触发和外部触发2种触发方式，分别为软件触发和硬件触发．力学和运动的同步采集需要由外部触发方式配合外部同步触发模块使用，由实验人员视蝼蛄的运动情况启动触发模块，实现力学数据与运动图像的同时采集．程序中的回放模块的设置是为了便于在采集结束后快速方便地观察、筛选数据．实验测试所用蝼蛄采集自天津郊外，品种为东方蝼蛄(Gryllotalpa orientalis)，体重1.286,g，体长42.30,mm，体宽7.20,mm，为雄性成虫．实验时，设置图像拍摄速度为每秒500帧，力学传感器的采样频率为1,000,Hz，完成实验平台和硬件系统调试，启动测试程序，完成程序初始化配置、空采调零和传感器标定等工作，得到拟合斜率a＝1.776，截距b＝0.000,5．实验时，将蝼蛄放入实验平台的通道，使蝼蛄自由爬行或采用软毛笔轻触尾毛的方式诱导爬行，直至蝼蛄头部到达测试区域并开始挖掘．当蝼蛄开始挖掘时，实验人员手动按下同步触发按钮启动高速摄像机和数据采集软件．当蝼蛄躯体完全通过采集区域后，再次按下同步触发按钮，停止采集．实验结果表明，本系统可有效采集蝼蛄挖掘时前足扩张力的变化规律和相关部位的运动情况．图5所示为挖掘运动的运动序列图．挖掘时，蝼蛄的前足首先沿着身体纵轴向前伸展，左右爪趾深入到测试滑块的窄缝，然后沿垂直于身体纵轴的方向外扩，直到其前足股节与身体间的夹角达到最大值47.4°．取该蝼蛄6个周期的挖掘力数据进行归一化处理，如图6所示，横坐标为挖掘周期百分比，纵坐标为挖掘力．由曲线可得，蝼蛄前足扩张时，在周期的前20%,，扩张力增强较快；在20%,～40%,区间内，力的增强减慢；在40%,～64%,区间内，力缓慢增强．在周期的64%,时，挖掘力平均值最大约为0.84,N．挖掘足收回的时间约占整个挖掘周期的36%,，从曲线可看出，挖掘足快速收回，其速度与周期前20%,区间内的扩张速度相当．本文提出一种蝼蛄挖掘运动与挖掘力的同步采集系统，可以实现对蝼蛄挖掘过程中力学数据和运动图像的同步采集．其中，基于蝼蛄扩张挤压土壤的挖掘特点设计的力学测试平台可实现对蝼蛄挖掘过程中前足爪趾的扩张力的实时采集，基于LabVIEW设计的上位机控制软件实现了数据标定、采集及回放等功能．实验表明，本系统可有效获取蝼蛄前足的运动及动力学数据，为研究蝼蛄等土壤动物挖掘时的运动学与动力学规律提供了可靠的实验方法．致谢：感谢天津科技大学青年教师创新基金(2015JXD01)对本论文的支持！【相关文献】［1］任露泉，崔相旭，陈秉聪. 典型土壤动物爪趾形态的初步分析[J]. 农业机械学报，1990(2)：44-49.［2］Zhang Y，Zhou C H，Ren L Q. Biology coupling characteristics of mole crickets’soil-engaging components[J]. Journal of Bionic Engineering，2008，5(Sl)：164-171.［3］Brandenburg R L，Xia Y L，Schoeman A S. Tunnel architectures of three species of mole crickets(Orthoptera：Gryllotalpidae)[J]. Florida Entomologist，2015，23(33)：383-385.［4］Kidd J. On the anatomy of the mole-cricket[J]. Philosophical Transactions of the Royal Society of London，1825，115：203-246.［5］Zhang Y，Huang H，Liu X Y，et al. Kinematics of terrestrial locomotion in mole cricket Gryllotalpa orientalis[J]. Journal of Bionic Engineering，2011，8(2)：151-157.［6］Zhang Y，Zhang J X，Ren L Q. The terrestrial locomotion of a mole cricket with foreleg amputation[J]. Science China Technological Sciences，2015，58(6)：999-1006. ［7］吉爱红，戴振东，颜化冰，等. 动物运动力学测试系统[J]. 传感器与微系统，2006，25(12)：59-61.［8］姚宁，吉爱红，丁海春，等. 基于PXIe和LabVIEW的动物运动力学数据采集系统[J]. 现代电子技术，2012，35(14)：133-136.［9］葛承滨，吉爱红，姚宁，等. 基于PXIe的动物在不同表面运动力学测试系统[J]. 机械与电子，2013(10)：21-23.［10］Quillin K J. Ontogenetic scaling of burrowing forces in the earthworm Lumbricus terrestris[J]. Journal of Experimental Biology，2000，203(18)：2757-2770.［11］张琰. 东方蝼蛄耦合特性、运动学建模及其功能仿生研究[D]. 长春：吉林大学，2011. ［12］郭朝龙，汪万福，吉爱红，等. 动物运动力学与运动行为同步采集系统设计[J]. 计算机测量与控制，2013，21(8)：2290-2292.［13］王洁园，赵彩娜. 基于虚拟仪器的力传感器标定程序[J]. 科技信息，2010(18)：210. ［14］张尔利，刘学军，刘存香，等. 基于虚拟仪器的压阻式压力传感器校准系统的设计开发[J]. 制造业自动化，2009，31(7)：66-68.。

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FASTCAM操作说明FASTCAM操作说明【章节1：前言】欢迎使用FASTCAM软件！本文档将详细介绍FASTCAM的操作步骤和功能，帮助您快速上手并充分发挥其功能。

【章节2：安装与配置】2.1 系统需求2.2 软件安装步骤2.3 软件配置说明2.4 连接设备【章节3：用户界面】3.1 主界面介绍3.2 工具栏功能3.3 菜单栏功能3.4 状态栏说明【章节4：新建工程】4.1 创建工程4.2 工程设置4.3 导入媒体文件4.4 添加字幕和水印【章节5：编辑视频】5.1 视频剪辑5.2 视频合并5.3 视频裁剪5.4 视频旋转5.5 视频调整亮度/对比度【章节6：音频处理】6.1 导入音频文件6.2 音频剪辑6.3 音频调整音量6.4 音频混音6.5 音频转换格式【章节7：特效与过渡效果】7.1 添加特效7.2 添加过渡效果7.3 视频调色7.4 画中画效果【章节8：导出与分享】8.1 导出视频文件8.2 导出音频文件8.3 视频至社交媒体8.4 视频刻录至光盘【附件】本文档涉及附件，请参见附件目录。

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高速摄像机 FASTCAM SA4
融合拍摄性能
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∙特长
∙规格
｢FASTCAM SA4｣是一款实现了全帧1024×1024像素下3,600帧/秒，分段时最高500,000帧/秒的高速摄像机。

｢FASTCAM SA4｣在拍摄速度・分辨率・画质的拍摄性能上有很高水准的平衡度，从研究开发到现场的故障排除一个机型可以对应各式各样的拍摄。

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实现1024×1024像素下3,600帧/秒的高速拍摄
全帧1024×1024像素下3,600帧/秒，分帧时512×512像素下13,500帧/秒、256×256像素下45,000帧/秒，128×128像素下125,000帧/秒实现了高频率使用时的每个分辨率的超高速的拍摄速度。

拍摄速度最快500,000帧/秒，快门速度可达最高1μs
实现了分帧时最高达500,000帧/秒的高速拍摄。

装载了高速快门最快可达1μs(1/1,000,000秒)。

装载标准8GB，最大32GB的大容量存储器
记录时使用8GB标准存储器，最大可支持32GB。

可在高分辨率的高速拍摄时也有充分的时间进行保存。

装载的存储器最多可划分为64个区，根据发生的情况可变更保存地方。

装载可变帧频分辨率功能
装载可将分辨率和帧频任意组合的｢可变帧频・分辨率功能｣。

装载定制按钮
拥有摄像速度，分辨率，开始拍摄，状态显示等功能的任意设定按钮。

可在无PC和远程控制时进行拍摄。

镜头接口F接口，G型F接口，C接口
拍摄方式CMOS图像传感器
灰度色标单色：AD转换12比特
彩色：AD转换36比特(RGB各12比特) 拜尔滤色镜方式
存储器容量8GB，16GB，32GB
主要的拍摄速度和分辨
率
帧率水平分辨率×垂直分辨率※1 50～3,600 1024×1024
5,000 1024×800
8,000 768×640
10,000 768×512
20,000 576×320※2
40,000 320×240
50,000 320×192
75,000 320×128
100,000 192×128
150,000 128×96
225,000 128×64
360,000 128×32
500,000 128×16
电子快门最小1μs(1/1,000,000秒)
影像输出NTSC，PAL，HD-SDI
触发输出TTL，SW
数字接口吉比特以太网
外形尺寸165×153×242.5(HWD)mm 质量 5.9kg
∙※1除所记载的分辨率以外，还提供各种缺省分辨率设置。

∙※2使用可变帧率、分辨率功能时。